Идея создания вечного двигателя относится к числу тех, что не оставляют в покое лучшие умы человечества на протяжении всей его истории. Трудно сказать, когда она родилась и что этому способствовало. Возможно, что первый опыт механических изобретений или, быть может, наблюдения, позволившие выявить цикличность и вечный круговорот мироздания, а возможно, что и то, и другое вместе взятое. Более того, чем больше удавалось человеку открыть, познать и изобрести, тем сильнее захватывала его эта идея. Его не останавливал ни закон всемирного тяготения, ни осознание исчерпаемости доступных источников энергии.

Случайность, ставшая необходимостью

Мечта о вечном двигателе когда-то проникла и в часовое дело. Она не давала покоя многим мастерам желавшим создать такой часовой механизм, который был бы способен самостоятельно заряжаться энергией. Когда первые модели часов с автоматическим заводом были созданы, они даже имели в своих названиях слово «perpetual» – «вечные». Кому-то это давнее изобретение сегодня уже не кажется столь актуальным. Но, тем не менее, если учесть что в наше время более 30% людей населяющих нашу планету ежедневно пользуется наручными часами, а те из них, что имеют механические часы, не менее минуты тратят каждый день на то, чтобы их завести, то совокупный эффект от экономии времени благодаря устройству автоподзавода выглядит впечатляющим.

Создание первого самозаводящегося часового механизма относится к 70-м годам XVIII века. Его автором стал Авраам-Луи Перреле (1729-1826) ученик, соратник и тёзка великого часового мастера Бреге (1747-1823), которому принадлежат серьёзные открытия и усовершенствования на поприще часового искусства, механики и физики. В самозаводящемся часовом механизме Перреле имелся массивный груз, он не был жёстко соединён с платиной и мог двигаться относительно неё под действием инерции. Возвратно-поступательное движение груза преобразовывалось во вращательное движение заводного барабана посредством специальной системы приводов. И чем сильнее часы испытывали тряску при ходьбе, тем быстрее они заводились.

Необходимо заметить, что данное изобретение Перреле осуществил случайно. Усилия мастера изначально были направлены на то, чтобы создать механизм, позволяющий заводить часы без использования ключа, который в те времена владельцы часов постоянно теряли. А ремонтуарный завод карманных часов – механизм, посредством которого можно было заводить часовую пружину и переводить стрелки с помощью заводной головки, был создан спустя шесть десятилетий другим часовщиком-изобретателем Лекультром в 1833 году.

Несмотря на то, что некоторые узлы конструкции Перреле нельзя было назвать совершенными, изобретение, в целом, было вполне работоспособным. Однако из-за того, что в те времена часы были карманными, автоподзавод не был эффективным устройством по причине незначительной амплитуды и количества колебаний. Владельцы карманных часов не догадывались лишний раз потрясти часы, для того, чтобы их завести. Несмотря на то, что на протяжении последующих полутора столетий некоторые мастера пытались создать иные варианты автоматического завода, непопулярность этого устройства привела к тому, что оно стало редкостью.

Лишь в начале ХХ века часовщики вновь стали проявлять интерес к теме автоподзавода, и произошло это тогда, когда уменьшение размера механизма позволило создавать часы для ношения их на запястье. Дело в том, что рука любого человека совершает в течение дня огромное количество движений – главное условие успешной работы модуля автоподзавода. Обилие разнообразных конструкций автоматического завода наблюдалось с 20-х годов прошлого века. Массовым же это явление стал недавно: только в 1980 – 1990-х годах уровень технологического развития в часовой индустрии позволил поднять эффективность модулей автоподзавода и обеспечить рентабельность их производства.

Изобретение, которое осуществил Авраам-Луи Перреле, предназначалось для механических часов, но идея стала востребованной и в иных сферах. Так, например, в начале XIX столетия колебания размещенного в металлическом корпусе грузика применялись при изготовлении появившегося тогда шагомера (прибора, являвшегося источником информации о количестве сделанных шагов). Ближе к нашему времени, в 1986 году, автоподзавод стал частью устройства кварцевых часов, переживавших в те годы пик своей популярности. Именно тогда, появился прототип часов «Seiko Kinetic». В этих часах инерционный сектор вращал ротор электрогенератора, от которого заряжалась батарейка. Совсем недавно, устройства, способные вырабатывать энергию от внешних колебаний, стали использовать в кардиостимуляторах. Эта новация позволила увеличить промежуток времени между операциями, которые необходимы для смены батарейки.

Продолжая тему «вечного двигателя» для механических часов, нельзя не сказать о модели настольных часов «Atmos от JaegerLeCoultre». Устройство, находящееся в этих часах, преобразуют самые незначительные колебания температуры и атмосферного давления в энергию сжатой пружины, иначе говоря – использует энергию естественных природных процессов. Недостаток этой технологии состоит в том, что она требует очень больших компонентов для их применения в наручных часах. Кроме того, количество вырабатываемой таким образом энергии недостаточно: её хватает только на работу очень экономичного вращающегося маятника, но совершенно недостаточно для весьма энергоёмкого баланса.

Всё дело в принципе

Несмотря на то, что со времён Перреле прошло более двухсот лет, во всех современных часах с автоматическим заводом применяется тот же принцип: инерционное перемещение массивного груза относительно механизма, и преобразование этого движения во вращение заводного барабана. При этом существует множество вариантов использования этого принципа.

Выше уже говорилось о том, что появление наручных часов ускорило создание самозаводящихся механизмов, но до середины прошлого века по-настоящему результативных устройств не было. Этому мешало отсутствие необходимых материалов, соответствующих технологий и функциональных решений. При этом модуль автоподзавода должен быть компактным и в то же время иметь достаточную мощность, способную взвести очень жёсткую заводную пружину. Совмещение этих требований оказалось не таким простым делом. В часах, которые создавал Перреле, груз автоподзавода был соединён с барабаном системой колес. Он представлял собой тяжелый предмет, укреплённый в центре механизма. Значительные размеры карманных часов позволяли устанавливать массивный груз, который был достаточным для взведения главную пружину. Но эту схему нельзя было автоматически перенести в наручные часы.

Груз автоподзавода в часовом механизме представляет собой разновидность рычага. Он создаёт момент силы, который зависит от массы и расстояния от центра вращения, на котором он находится. Чем значительнее обе эти величины, тем сильнее рычаг, и тем более мощную пружину он способен завести. Для того чтобы получить достаточный момент силы, мастера, создававшие первые наручные часы, использовали рычаги, длина которых была сопоставима с диаметром механизма. Но параметры этих рычагов не позволяли им вращаться, поэтому груз лишь совершал колебания с незначительным углом или амплитудой. Однако некоторые компании, такие например, как «Bulova», создавали конструкции, где в роли груза выступал весь механизм. Поместить груз в центре платины, по примеру Перреле, не позволяли имеющиеся на тот момент материалы, проблема изнашивания подшипника, крепления, а также сложности, связанные с изготовлением эффективной передачи вращательного движения на барабан. Все перечисленные проблемы удалось решить компании «Eterna», которая в 1948 году создала устройство «Eterna-matic», в котором груз в виде сектора свободно вращался вокруг оси, установленной в центре механизма, а миниатюрный подшипник на пяти стальных шариках уменьшал трение и износ.

Когда подзавод в избытке

Упомянутые пять шариков стали эмблемой компании «Eterna», и не случайно: в настоящее время эта конструкция фактически стала стандартом отрасли, она используется в подавляющем большинстве выпускаемых в мире часов. Тем не менее, это эффективное решение не остановило новаторский поиск. Груз в виде сектора, закреплённого в центре механизма, был признан самым лучшим решением, поскольку такое расположение обеспечивало наибольшую длину рычага. Но, дальше начинаются вариации. Так, например, для того, чтобы достичь наибольшего момента инерции, мастера-часовщики, экспериментируя с материалами, выбирают сплавы с наибольшей плотностью.

В недорогих часах встречается латунный сектор, но большинство производителей предпочитают сплав на основе вольфрама. Правда некоторые производители изготавливают сектор из золота или платины, что обязательно позиционируется в рекламе. Насколько это оправданно? Известно, что плотность латуни составляет 8,8 т/м3, у вольфрама он равна 19,35 т/м3, у золота – 19,32 т/м3, а у платины – 21,45 т/м3. Следовательно, сектор из золота – уступает по плотности сектору из вольфрама, а более эффективный по плотности платиновый сектор приводит к большому удорожанию конечного продукта.

Для владельца часов важно, что сектор является самым заметным элементом механизма автоматического завода. Именно поэтому, производители стараются сделать сектор как можно более оригинальным. Выражается это в том, что каждая марка либо разрабатывает оригинальную форму сектора, либо декорирует его, путём нанесения логотипа. Так поступила компания «Oris»: сектор красного цвета стал фирменным знаком марки. Другая компания – «Richard Mille» – создала новую конструкцию сектора с оригинальными свойствами. В собственном калибре «RM005» она предусмотрела возможность регулировки эффективности автоподзавода. Сектор в этом механизме обладает раздвижными «крыльями», которые при разворачивании или сворачивании могут менять создаваемый момент. Однако владелец часов самостоятельно, без помощи часовщика, это сделать не может. Такая особенность механизма автоподзавода ставит под сомнение оригинальность устройства. Скорее всего, это маркетинговый ход, а не реальная необходимость, поскольку «перезавести» часы, а тем более оторвать пружину автоподзавод не в состоянии. Заводная пружина любого механизма, имеющего автоподзавод, не жёстко закреплена в барабане, а посредством силы трения. В тот момент, когда часы полностью заведены, конец пружины начинает скользить по стенке барабана и тем самым предотвращает поломку других деталей. Поэтому, даже очень мощный механизм автоподзавода, вместе с весьма активным владельцем часов, способен только увеличить износ отдельных деталей, но не повредить их.

Декор или функция, что важнее

Сегодня наблюдается тенденция переноса сектора автоподзавода с привычного места его нахождения на нижней стороне часов – наверх. До недавнего времени только компания «Perrelet» могла реализовать это новшество. Для компании, которая носит имя мастера создавшего автоподзавод, было важно акцентировать специфику собственной родословной. Новация была применена в часах «Double Rotor», которые имели два связанных между собой сектора: обычный – нижний, и верхний, хорошо заметный под стеклом. Конструкция этих часов оказалась не только эстетически интересной, но и достаточно сложной для производства. Поэтому было решено, в следующий раз сохранить верхний сектор в качестве декоративного элемента, не имеющего связи с механизмом часов. Правда совсем недавно компания «Perrelet» вернулась к более сложной и достаточно дорогой, но очень интересной конструкции, в которой находящийся поверх циферблата сектор автоподзавода, в форме цветка, является частью механизма.

Превращение груза автоподзавода из функциональной детали в деталь декоративную, возможно произошло по причине увеличения размеров часов для женщин. Мужчины всегда воспринимали сектор в качестве механической системы, а в часах для женщин он занял место удивительно привлекательного элемента, к тому же более популярного, чем даже турбийон. В самом деле, цветок, который приходит в движение при любом движении руки и к тому же превращающийся в красивое сияние бриллиантов достоин восхищения каждой женщины. Кроме того, приятно, наверное, осознавать, что мир вращается вокруг тебя по мановению собственной руки. Идея, рождённая в компании «Perrelet», была перенята знатоком подвижных элементов в часовом оформлении Фавазом Груози и получила продолжение в его новой дамской коллекции «de Grizogono Tondo».

В начале 2012 года компания «Cartier» представила калибр «9603МС» в модели «Promenade d’une Panter». Он интересен своим драгоценным ротором из белого золота и чёрной эмали с бриллиантовыми вставками, который кружит по циферблату. Собственное решение в виде сектора на циферблате предложила также и компания «Dior». В 2011 году фабрика «Soprod» создала для парижского дома оригинальный калибр «Dior Inverse». Он интересен тем, что его внешний ротор представлен в виде культовых для Dior образов: в виде перьев, кружев, рисунка ткани или смокинга, символизирующего недавнюю мужскую премьеру «Chiffre Rouge Dior Inverse».

Внутри или снаружи

Сектор, расположенный поверх механизма, нашёл любопытные применения и в моделях часов для мужчин. Так, к примеру, в часах «Ace» компании «Frederique Jouvenot», сектор элегантно описывает дополнительные циферблаты и придает хронографу таинственный и как бы улыбающийся вид. Компания «Perrelet изготовила ротор в виде лопаток турбины, и поместил его позади циферблата. Схожее по внешнему виду, но не такое функциональное, как Perrele, решение создала марка «Vostok Europe». Распространённость автоподзавода в настоящее время создаёт впечатление несложности этого устройства. Но это впечатление не соответствует действительности, особенно в том случае, когда происходит совмещение этого модуля с другими усложнениями. Это легко доказать на примере хронографа. Часы, способные засекать время, были созданы давно, а автоподзавод, созданный Перреле, известен более двухсот лет. Поэтому появление первых хронографов с автоматическим заводом только в 1960-х годах, на первый взгляд кажется абсолютно необъяснимым. Но, ещё более удивительным выглядит то, что из трёх, предложенных тогда конструкций, лишь одна дожила до наших дней.

Действительно, объединение двух этих модулей являлось нелёгкой задачей. Как правило, детали хронографа, интегрированного в механизм, устанавливаются с нижней стороны калибра, в том же месте, где обычно расположен сектор автоподзавода. Поэтому сочетание этих двух устройств невозможно без пересмотра устоявшихся схем установки деталей. Кроме того, хронограф представляет собой достаточно энергоёмкое устройство, но и узел автоподзавода также должен иметь повышенную мощность. Проблема будет ещё более понятна, если иметь в виду достаточно большой вес груза автоподзавода, и этот груз диктует особые требования к платине, мостам и другим элементам механизма. Поскольку в результате удара или сильной вибрации массивный сектор может стать причиной поломки или незаметного перекоса деталей, что, в конце концов, вызовет остановку часов.

Перекомпоновка необходима и в том случае, когда речь идёт о создании тонких часов с автоматическим заводом, поскольку механизм сектор автоподзавода и колёсная система, расположенные поверх основного механизма, прибавляют к его толщине 1-2 мм. В 1955 году компания «Buren» нашла собственное решение этой проблемы: механизм автоподзавода был помещён «внутри» основного калибра. Как это нередко бывает в часовом деле, это простое, казалось бы, решение трудно было реализовать на практике. Суть проблемы состоит в том, что такая необычная компоновка ограничивает диаметр сектора половиной диаметра механизма, а уменьшение размеров и веса сектора существенно снижает его эффективность. Кроме того, такая конструкция вынуждает уменьшать величину других деталей и, прежде всего, барабана и баланса. Но уменьшение размера барабана приводит к потере в автономности, а уменьшение размера баланса ухудшает характеристики точности. Тем не менее, параметры моделей, сделанных подобным, находятся на достаточно неплохом уровне. Так, к примеру, запас хода у очень тонких часов «Piaget Altiplano», имеющих механизм автоподзавода «внутри» калибра «1208Р», составляет 40 часов, что совсем неплохо для обычных моделей, а у часов «Langematic Perpetual» даже чуть больше – 46 часов.

Однако сделать характеристики приемлемыми, компаниям удается только путём более точной и кропотливой настройки, что приводит к неизбежному сокращению объёма выпуска продукции и резкому подорожанию изделий. Поэтому высокая цена подобных часов достаточно оправдана. Более того, микроротор способны применять только несколько компаний, занимающих верхние строчки часового «табеля о рангах»: «A.Lange & Sohne», «Chopard», ««Parmigiani», «Patek Philippe», «Roger Dubuis» и ещё некоторые другие. Такое же решение было использовано компанией «Piaget» в собственных калибрах «12» и «1208Р». Эти калибры, на сегодняшний день, являются самыми тонкими механизмами с автоподзаводом, их толщина составляет 2,3 и 2,35 мм соответственно.

С какими сложностями сталкиваются мастера при изготовлении таких калибров, наглядно демонстрируют следующие данные: если толщина колёс обычных часов составляет примерно 0,2 мм, то в часах «Piaget», оснащённых механизмом калибра «1208P», их толщину пришлось довести до 0,12 мм, что практически идентично толщине человеческого волоса! Но ведь такие колёса должны ещё и выдерживать определённую нагрузку.

Что скрывает автоподзавод

Как бы ни украшался сектор автоподзавода у разных часов, на практике наибольшие различия скрыты именно под ним. Прежде всего, это разные механизмы крепления и подшипники. В этой связи необходимо отметить, что большая часть производителей применяет схему, предложенную в своё время компанией «Eterna» – подшипник на пяти стальных шариках. Правда, в последнее время, некоторые производители стали использовать керамику вместо стали, которая, как известно, существенно снижает трение и, таким образом, повышает износостойкость. Второе существенное различие – передача от сектора к барабану. Механизмы автоподзавода бывают одно и двунаправленные. Однонаправленные механизмы автоподзавода передают вращение на барабан при движении сектора только в одном направлении: по часовой стрелке – или против часовой стрелки. При этом обратное движение совершается вхолостую. Двунаправленные же системы заводят часы без относительно того направления, в котором вращается сектор.

Для осуществления этого применяются либо храповые колёса, либо, что на практике встречается гораздо чаще – особые реверсивные муфты. Очевидно, что двунаправленные схемы более эффективны, но спор между сторонниками различных систем до сих пор не утихает. Причина в том, что реверсивная муфта, составляющая основу двунаправленных конструкций, нуждается в определённом временном промежутке, необходимом на переключение с одного направления на другое. По этой причине, во время смены направления вращения сектора, он проходит часть своего пути вхолостую. И чем активнее движения рук владельца часов, тем чаще сектор меняет направление вращения и тем длительнее у него холостой ход.

Как правило, один и тот же производитель в одних калибрах использует однонаправленную систему, а в других – двунаправленную. К примеру, калибры «ЕТА 2824 и 2892», используемые в основной массе швейцарских часов, относятся к двунаправленным, а калибр «7750» является однонаправленным калибром. Редко встречаются владельцы часов, которые хорошо представляют конструкцию механизма в своих часах. Но в этом вопросе разбираться необходимо тем из них, кто использует для хранения часов специальные шкатулки с подзаводом, иначе трудно будет выставить точный режим работы двигателей.

В 1959 году компания «Seiko» разработала конструкцию «Magic Lever» («Волшебный рычаг»), которая существенно упростила и одновременно уменьшила габариты механизма автоподзавода, при этом обеспечив его максимальную эффективность. Главной деталью механизма была вилка специализированной формы, которая одной стороной «обнимала» эксцентрик, размещенный на оси сектора, а другой – толкала храповое колесо. Такой минимальный набор деталей (сектор, рычаг и храповик) в конструкции обеспечивал завод пружины при движении сектора в любую сторону. Однако недостатком такой минималистской схемы являлась высокая нагрузка на рычаг и храповое колесо, которое требовало использования специальных материалов. Интересно, что подобную схему применила компания «TAG Heuer» в калибре «TH 1887». Автоподзавод Пеллатона также напоминает эту конструкцию, и она используется во многих механизмах «IWC».

Правда швейцарские мастера существенно усложнили модуль: они превратили простую вилку в трехслойный «пирог», состоящий из рычага характерной конструкции и двух толкателей. Толкатели обладают небольшим свободным ходом относительно рычага, и это существенно уменьшает их износ. Другое отличие состоит в том, что рычаг соединен с эксцентриком через рубиновые ролики, а не напрямую. Калибры «IWC» обладают еще одной важной особенностью: у них имеются амортизаторы сектора автоподзавода. Поскольку сектор является весьма массивной деталью, а инерция её настолько велика, что при сильных ударах может повредить крепление, подвес или другие детали, постольку инженеры IWC разместили по абрису механизма несколько пластиковых амортизаторов, способных в случае ударов минимизировать отрицательное воздействие.

Если его не видно, это не значит, что его нет

В то время, когда дизайнеры придумывают каким образом сделать мелькающий сектор автоподзавода максимально ярким, конструкторы вынуждены найти прямо противоположное решение – спрятать его совсем. Они полагают, что деталь забирает пространство и не даёт увидеть самое главное в часах – его механизм. Самый простой способ решения этой проблемы нашёл Виани Альтер. Он принципиально не стал менять ротор, а взял и изготовил его из прозрачной пластины, к краю которой был прикреплён груз. Этот инженерный ход позволяет владельцу часов получать эстетическое удовольствие, рассматривая отделку колёс, мостов и работу баланса.

Более основательно к похожей проблеме отнеслись мастера компании «Carl F. Bucherer». Они использовали в калибре «А1000» круговой, или, как его ещё называют, периферический ротор. Он представлен в виде лёгкого кольца, обрамляющего механизм по внешнему контуру, на одном из участков которого укреплён тяжёлый груз, заставляющий вращаться кольцо при движениях руки. В указанном калибре «A1000» внутренняя часть кольца оборудована зубьями и связана с колёсной передачей, которая идёт к барабану. Интересно, что и в этом случае не обошлось без компании «Perrelet», первопроходца в деле создания самозаводящегося часового механизма. Всё дело в том, что данная конструкция изначально разрабатывалась для Carl F. Bucherer фабрикой, принадлежащей корпорации «Festina Group», в которую также входит и марка «Perrelet».

Поэтому в 2012 году было решено восстановить историческую справедливость: на традиционной выставке в Базеле была продемонстрирована модель «Perrelet Peripheral Double Rotor» с новым мануфактурным калибром «P-341», сделанным по такому же принципу. Вместе с тем существуют и другие версии передачи. Одна из них была создана ещё в 1960-х годах на часовом заводе «Чайка» в городе Углич. Здесь разработали механизм с периферийным ротором, в котором внутренняя часть кольца была сделана в форме неправильной, как бы волнистой окружности. Такие волны вынуждали специальный рычаг совершать возвратно-поступательные движения, и этот рычаг через храповое колесо заводил барабан. Интересно, что оба варианта схемы обеспечивают двунаправленную работу механизма и не сказываются на высоте механизма.

Дальше всех в этом вопросе пошла компания «Loiseau», основанная знаменитым мастером Домиником Луазо. Он предпринял попытку соединить в модели «1F4» наибольшее количество известных на тот момент опций: репетир, турбийон, уравнение времени, сплит-хронограф, вторую часовую зону и др. В итоге его часы оказались настолько сложными, что их автор не смог поместить всю индикацию на одном циферблате и ему

пришлось делать часы двусторонними. Выглядело это новшество так: между циферблатами и стеклом, с каждой стороны часов, скользили два периферических ротора, один из них заводил главную пружину, а второй – пружину звукового модуля. Причём оба ротора были интегрированы столь умело, что, не зная об их существовании, заметить их было непросто. Получилось так, что автоподзавод в часах не был виден, но он там был.

Самым популярным, но не единственным вариантом, является круговое вращение груза автоподзавода. Для того чтобы подчеркнуть оригинальность механизма «V4», а также указать на его связь с автомобильной тематикой, компания «TAG Heuer» использовала линейно движущийся груз. Действительно, ременные передачи этих часов ассоциируются с двигателем автомобиля, а двигающийся вверх и вниз груз, очень похож на поршень.

При проектировании калибра «CO313» для модели «Golden Bridge Automatic», схожее решение пришлось использовать мастерам компании «Corum». Если бы в этих великолепных часах стоял традиционный вращающийся сектор, то он просто испортил бы все впечатление. Поэтому сектор был изготовлен в форме платинового бруска, двигающегося по задней стенке прозрачного корпуса. Он органично вписался в дизайн единственного моста механизма.

Самая полезная функция

Итак, модуль автоподзавода так и не стал вечным двигателем, но он смог стать самым полезным усложнением, которое используется в механических часах. В некоторой степени он даже «перенёс страдания» от этой полезности, поскольку ему уделяли внимание как функциональному элементу, стабильно выполняющему свои задачи, и не очень стремились создать что-нибудь новое в этой сфере. Всё радикальным образом поменялось в наше время, когда внимание и к функциональным, красивым и инновационным часам достигло своего пика. Часовые инженеры и мастера вдруг вспомнили, что и этот модуль может быть переработан и улучшен. Одним словом, поиск вечного двигателя продолжается.