陀飞轮手表

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旋转式擒纵调速机构手表
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宝玑时代
早期作品
宝玑的早期陀飞轮表中大部分都搭载宝玑在1795年自己发明的擒纵——红宝石工字轮rubycylinder)，人称为“私生的”（natural)擒纵。
迄今已知的宝玑4分钟陀飞轮一共有7枚。除了前文提过的No.1188(公元1808年出售给西班牙亲王）外，还有也是1808年售出的No.1297搭载Robin式擒纵，1815年搭载恒力擒纵（Echappement a force constante)的No.2483,以及1823年售出的搭载Peto crosss—detent擒纵的No.2555，另外还有两枚都是搭载自己发明的擒纵，其中No.2483出售的日期未曾有记录，
另一枚No.1176是1809年售出给波兰贵族Potoki伯爵，这一笔交易是透过沙俄圣彼得堡的Moreau先生达成的，当时售价是4600法郎。
调速原理
宝玑的陀飞轮调速器原理如后：
如果把擒纵轮、杠杆（Lever,即马仔）和摆轮及游丝全部置于一载台（carriage)，而载台的小齿瓣受第三轮（the third wheel)驱动，使载台旋转。置于摆轮（balance)上方的第四轮被固定（the fixed fourth wheel)且与载台轴杆（carriage shift)同心。擒纵轮的小齿瓣（escape-wheel pinion)与第四轮互相咬合。
因此当载台旋转时，擒纵轮的小齿瓣绕着被固定的第四轮转动，如此一来造成小齿瓣的旋转并以正常的方式操纵了擒纵轮和摆轮(附图：陀飞轮原理）。
整个上述构造被称为陀飞轮框架（cage),这些元件一起做恒定地转（rotate constantly),以稳定的速率—1分钟、4分钟甚至6分钟—转完一整圈，那么不论表在哪一个垂直位置，此一陀飞轮调速器都以完全相同的的时间转动一圈，这么一来，因地心引力的位置不同，一位置产生的误差将被另一位置所产生的相等大小之误差所抵消。事实上，陀飞轮并不能消除位置误差，只是将误差平均化，但是尽管处于垂直的位置，陀飞轮的载台周期是恒定的。
宝玑在1775年便已提出这个构想，一直到近6年后才制造出来，并于法兰西共和历（大革命时期的历法）花月（Floreal，共和历的第8月）24日—相当于公元1801年4月14日—写了一封信给当时的内政部部长，说明他发明了陀飞轮调速器，并请求给予他10年的专利。1801年6月26日，他接到专利许可证书。
后时代
卡罗素结构图和飞行陀飞轮
宝玑开启了陀飞轮怀表的时代，自那个时候起迄今已有两百年之久，这一段时间，仍有不少的制表师把这个领域当作时计界的圣母峰（Mount Everest)时时有人去挑战它，包括近代不少制表师（例如旅居香港的矫大羽）。
在宝玑发明陀飞轮的99年后，丹麦出生的Bahne Bonniksen(1859-1935)发明了一种类似的系统称为卡罗素（karussel),而于1892年获得专利（专利号：21421）。
工作原理
宝玑的陀飞轮原理与技术持续了一百多年，一直没有重大的变化，直到1920年代，德国的Albert Helwing (Deutsche Uhrmacheerschule的技术部门主任）发明“浮动陀飞轮”（flying tourbillon,或称为“飞行陀飞轮”），它是一种没有支架（bridge)陀飞轮，为的是让陀飞轮尽可能地扁一些（as flat as possible).这一种自由立式框架（free-standing cage)是Albert Helwing发明的目的。
Albert Helwing回忆他的发明时说：框架的重量仅700mg，没有人相信它足够有力。因此我在框架的一侧也系了一条，重量是250mg。这样，在通往Deutsche Uhrmacheerschule的入口厅展示箱内，我悬挂了这个浮动陀飞轮装置，这一挂就是4个星期，所有的批评言论通通沉寂下来······
陀飞轮名表赏析
陀飞轮表代表了机械表制造工艺中的最高水平，整个擒纵调速机构组合在一起并且能够转动，以一定的速度不断的旋转，使其把地心引力对机械表中“擒纵系统”的影响减至最低程度，提高走时精度。由于其独特的运行方式，已经把钟表的动感艺术美发挥到登峰造极的地步，历来被誉为“表中之王”。
陀飞轮表的创意在于，将擒纵机构放在一个框架（Carriage）之内，使框架围绕轴心也就是摆轮的轴心做360度不停的旋转。这样，原本的擒纵机构是固定的，因而当表搁置位置变化的时候，擒纵机构不变，造成了擒纵零件受力不同而产生了误差；当擒纵机构360度不停的旋转起来的时候，会将零件的方位误差综合起来，互相抵消，从而消灭误差。陀飞轮一般是1分钟转360度，也是最理想的旋转速度。
陀飞轮的原理就是当钟表在垂直位置时补偿地心引力的作用。
陀飞轮名表赏析
换句话说，当一只钟表处于垂直位置时，由于来自地心引力的作用，它的调节控制器，即是其摆轮、游丝和擒纵器，会在每一下摆动时发生难以觉察的快慢变化。
如果把调节控制器装设在一个每分钟转动一周的“笼框”上，即可获得一系列的垂直位置。这样便可以使钟表走动时十分准确，并能够互补误差。
这个原理看来十分简单，但实施起来却是另外一回事。原因之一便是“笼框”和陀飞轮的重量不能超过0.3克或0.013盎司——相当于一片天鹅羽毛的重量或两片鹦鹉羽毛的重量。另一原因是，它由72个精细组件组成，而其中大部分为手工制作！
技术分类
陀飞轮手表经过时间和技术的改进和革新主要可以分为以下三代：
1、第一代陀飞轮表（即第一种结构—Tourbillon）是在1795年由瑞士制表大师 Abraham-Louis Breguet发明并制成的。其飞轮结构必须由“飞轮旋转框架”（Tourbillon’s Carriage）和“飞轮固定支架”（Tourbillon’s Bridge）不可或缺的两部分基本构件组成。在此组合中，“摆轮夹板”（Balance’s Bridge）必须随飞轮一起旋转。按照不同的组合方式，第一代飞轮表可以分为两类：同轴式（即摆轮的中心和飞轮的中心在同一轴心上）；偏心式（亦称非同 轴式，即摆轮的中心和飞轮的中心不在同一轴心上）。
2、第二代飞行陀飞轮表（即第二种结构—Flying Tourbillon）是在1927年，德国制表大师Alferd Helwig制造成功没有“飞轮固定支架”的陀飞轮怀表，提高了此种表运转时的神秘感和动态艺术美。在此组合中“摆轮夹板”仍须随飞轮一起旋转，此第二代 飞轮表同样有同轴式和偏心式两种类别。
3、第三代神奇陀飞轮表（即第三种结构—Mystery Tourbillon）则由东方的钟表大师—中国人矫大羽（Kiu Tai Yu）在1993年于香港的“天仪轩”首创发明并且亲手制造成功。它不但和第二代飞行陀飞轮表一样都取消了“飞轮固定支架”，而且奇迹般地把“飞轮旋转框架”也一同取消了（在第一代和第二代飞轮表中，此构件都是必不可少的）。另外，在这个全新的结构中还把第一代和第二代飞轮表中必须随飞轮一起旋转的“摆轮夹板”改变为不随飞轮一起转动，首次大大减轻了飞轮重量达一半以上，并且可以加大摆轮的直径以增强计时的稳定性，同时又提高了动感艺术表现的水平。在飞轮表制造历史中，矫大羽首次选用蓝宝石玻璃替代了原本用金属制造的“摆轮夹板”，之前此部件是附属于“飞轮旋转框架”中的。由于此表运转时显得更加神秘莫测，故在国际上也被称为“矫氏神奇陀飞轮”（Kiu’s Mystery Tourbillon）和“中国陀飞轮”（Chinese Tourbillon）。
中华陀飞轮
北京手表厂成立于1958年，有近50年机械手表生产的历史和经验，在中国手表工业有着巨大影响的“统一”机心就出自北表。北表自1995年起，在既无样机、又无图纸参考的条件下，研制具有完全知识产权的陀飞轮手表。1996年做出首批3只样机，称为第一代陀飞轮手表，其中的TOURBILLON CHINA NO.1是中国大陆第一只陀飞轮手表。
1996年至2004年，北表在总结第一代陀飞轮手表经验的基础上，对陀飞轮手表进行了多项重大改进。第二代陀飞轮手表机心的厚度从6.16mm减至5.78mm，还添加了日历机构和能量显示功能。在第二代陀飞轮手表设计、试制过程中，陀飞轮机构摆夹板的造型逐渐抽象为一只羽翼渐丰的雏燕，成为北表陀飞轮手表的标志性设计。
2003年11月，在世界名表鉴赏界拥有崇高威望和众多拥趸的钟咏麟先生专程访问北表。钟先生全面了解了北表两代陀飞轮手表的研制过程，参观了生产车间和新产品开发中心，与许耀南先生为首的设计试制团队进行了热烈、诚挚的座谈。钟先生鼓励北表做有鲜明中国特点的“中华陀飞轮”手表，并提出了具体建议。
钟先生愉快地收藏了北表第二代陀飞轮表其中一只附加日历功能表，并且预定了北表即将投入小批量产的“中华陀飞轮”NO.1号表。钟先生还特别“请许叔用刻刀在表背签个名”。
2004年5月,钟咏麟先生在《名表论坛》第32期全面介绍了北表之行和中华陀飞轮手表。
此后，北表于2004年6月推出了30只玫瑰金限量珍藏“中华陀飞轮”手表，正式把北京陀飞轮冠称“中华陀飞轮”（Qriental Tourbillon）。这也是北表的第三代陀飞轮表。
“中华陀飞轮”一经问世，立即受到钟表爱好收藏界的广泛关注。2004年12月11日，北表研制的第二代陀飞轮样机中的一只不锈钢陀飞轮表，经北京嘉德国际拍卖行竞拍，以28000元成交，一时传为美谈。
“中华陀飞轮”手表的始创者是钟表世家出身的许耀南先生。许先生毕业于天津大学精密仪器系计时仪器专业，高级工程师。他积50年钟表维修、设计、鉴赏的丰富经验，砺十年苦功，完成了他大半生钟表创业史的颠峰之作——中华陀飞轮手表。以日历加能显陀飞轮表为计，共有216个零件，光陀飞轮组件就有57个零件。经过许先生为首的试制小组对三代陀飞轮产品的完善，中华陀飞轮手表形成了鲜明的中国特点。它的外观造型古朴、自然，陀飞轮转架形似一只羽翼丰满、展翅欲飞的中华灵燕。