وارد دنیای میکرومکانیک و ساعتسازی عالی (Haute Horlogerie) میشویم؛ جایی که مهندسی به هنر تبدیل میشود. در این ابعاد، ما با قطعاتی سروکار داریم که گاهی از یک تار موی انسان نازکتر هستند، اما باید دههها بدون خطا و بدون نیاز به انرژی الکتریکی کار کنند.
مهندسی ساعتهای مکانیکی فوقپیشرفته
۱. مکانیزم توربیون (Tourbillon): نبرد با جاذبه زمین
یکی از بزرگترین دشمنان دقت در ساعتهای مکانیکی، نیروی جاذبه است. وقتی ساعت در وضعیتهای مختلف (عمودی یا افقی) قرار میگیرد، جاذبه روی «رقاصک» (Balance Wheel) تأثیر گذاشته و باعث نوسان ناچیز در زمانسنجی میشود.
- نحوه کارکرد: "آبراهام لوئی برگه" در سال ۱۸۰۱ توربیون را اختراع کرد. در این مکانیزم، کل بخش تنظیمکننده ساعت (شامل رقاصک، فنر و چنگال فرار) داخل یک قفسه (Cage) متحرک قرار میگیرد که به آرامی (معمولاً هر ۶۰ ثانیه یک دور) میچرخد.
- اثر مهندسی: با چرخش مداوم این بخش، خطاهای ناشی از جاذبه در وضعیتهای مختلف همدیگر را خنثی میکنند. امروزه توربیون نماد تخصص مهندسی یک برند ساعتسازی است.
۲. تقویم دائمی (Perpetual Calendar): کامپیوتر مکانیکی ۱۰۰ ساله
ساخت ساعتی که بداند کدام ماه ۳۰ روز و کدام ۳۱ روز است دشوار است، اما مهندسی واقعی زمانی رخ میدهد که ساعت بتواند سالهای کبیسه را هم تشخیص دهد.
- برنامهنویسی با چرخدنده: قلب این سیستم یک چرخدنده مخصوص است که هر ۴ سال یک بار یک دور کامل میچرخد. روی این چرخ، دندانههایی با عمقهای متفاوت وجود دارد.
- هوش مکانیکی: در پایان ماه فوریه، یک شاخص مکانیکی عمق دندانه را حس میکند؛ اگر سال کبیسه باشد، اجازه میدهد تاریخ تا ۲۹ پیش برود و اگر نباشد، در پایان روز ۲۸، مستقیماً به اول مارس میپرد.
- دقت: این سیستمها به گونهای طراحی شدهاند که تا سال ۲۱۰۰ (که طبق تقویم میلادی یک سال کبیسه استثنایی است که کبیسه محسوب نمیشود) نیاز به هیچ تنظیمی ندارند.
۳. متالورژی مدرن: سیلیکون و تیتانیوم در ابعاد میکروسکوپی
ساعتسازی مدرن برای عبور از محدودیتهای فیزیکی، از مواد عصر فضا استفاده میکند.
- سیلیکون (Silicon): * ضد مغناطیس: برعکس فولاد، سیلیکون تحت تأثیر آهنرباها (موبایل، لپتاپ) قرار نمیگیرد.
- بدون نیاز به روغنکاری: قطعات سیلیکونی به دلیل سطح بسیار صیقلی، اصطکاک ناچیزی دارند و نیاز به روغنهای شیمیایی را حذف میکنند.
- تولید با تکنولوژی DRIE: این قطعات نه با تراشکاری، بلکه با روشهای نوری-شیمیایی (مشابه ساخت تراشههای کامپیوتری) ساخته میشوند.
- تیتانیوم و کربن: برای ساخت بدنه و قفسههای توربیون استفاده میشوند تا وزن قطعات متحرک به حداقل برسد. هرچه قطعه سبکتر باشد، انرژی کمتری مصرف کرده و دقت بالاتری خواهد داشت.
۴. فرار (Escapement)؛ ضربان قلب ساعت
این بخشی است که صدای "تیکتاک" از آن میآید. وظیفه این قطعه آزاد کردن انرژی فنر به صورت قطرهچکانی و بسیار دقیق است. در ساعتهای فوقپیشرفته، این بخش از آلیاژهایی ساخته میشود که حتی در برابر تغییرات دمایی شدید (که باعث انبساط و انقباض فلز میشود) هیچ تغییری نمیکنند.
جدول مقایسه ساعتهای معمولی و فوقپیشرفته (Grand Complications)
ویژگی | ساعت مکانیکی معمولی | ساعت فوقپیشرفته (توربیون/تقویم دائمی) |
تعداد قطعات | حدود ۱۰۰ تا ۱۵۰ قطعه | ۵۰۰ تا ۱۰۰۰ قطعه |
دقت تنظیم | وابسته به وضعیت قرارگیری | خنثیسازی خطا با توربیون |
نمایش تاریخ | نیاز به تنظیم دستی در ماههای ۳۰ روزه | کاملاً خودکار تا ۱۰۰ سال آینده |
مواد سازنده | فولاد ضدزنگ و برنج | سیلیکون، تیتانیوم و طلا |
زمان ساخت | تولید انبوه کارخانهای | ۶ ماه تا ۲ سال کار دست یک استادکار |
نکته مهندسی: توربیونهای چند محوره
در سالهای اخیر، مهندسان ساعتهایی ساختهاند که توربیون آنها نه در یک جهت، بلکه در دو یا سه محور میچرخد (مثل یک ژیروسکوپ). این کار برای خنثی کردن جاذبه در تمامی زوایای ممکن مچ دست انجام میشود و اوج توانایی بشر در کنترل مکانیک است.
