Tìm hiểu về cơ chế cộng hưởng trên đồng hồ cơ

Tim hieu ve co che cong huong tren dong ho co 8

Cơ chế cộng hưởng đã được con người phát hiện và sử dụng trong một khoảng thời gian dài. Vậy trong đồng hồ cơ học, cơ chế này được áp dụng như thế nào? Cùng Bệnh Viện Đồng Hồ tìm hiểu nhé.

Cơ chế cộng hưởng là gì?

Sự kỳ diệu của cơ chế cộng hưởng đã tác động tới tất cả các yếu tố trong vũ trụ, từ những phân tử nhỏ bé nhấn cho tới những thiên hà với độ rộng hàng triệu năm ánh sáng. Vậy cơ chế cộng hưởng là gì?

Cộng hưởng là hiện tượng xảy ra trong dao động cưỡng bức, khi một vật dao động được kích thích bởi một ngoại lực tuần hoàn có cùng tần số với dao động riêng của nó.

Đơn giản hơn, các bạn chỉ cần hiểu rằng một mẫu đồng hồ cộng hưởng sẽ sử dụng hai bánh xe cân bằng hoạt động sát nhau, hỗ trợ lẫn nhau để có được tần số dao động chuẩn nhất.

Tim hieu ve co che cong huong tren dong ho co 1
Đồng hồ cộng hưởng sẽ sử dụng hai bánh xe cân bằng hoạt động sát nhau, hỗ trợ lẫn nhau để có được tần số dao động chuẩn nhất

Tại sao cơ chế cộng hưởng lại quan trọng?

Cơ chế cộng hưởng thực chất không làm tăng độ chính xác của chiếc đồng hồ mà sẽ làm cho chiếc đồng hồ hoạt động ổn định hơn. Trên lý thuyết, độ chính xác là yếu tố quan trọng nhất của bộ máy đồng hồ. Điều này không hoàn toàn đúng với thực tế, chính xác phải đi kèm với độ ổn định. Chính sự ổn định làm cho chiếc đồng hồ chạy chuẩn trong thời gian dài.

Một chiếc đồng hồ được điều chỉnh với độ sai lệch chỉ vài giây mỗi ngày thì đã rất tuyệt vời. Tuy nhiên, nếu bộ máy đồng hồ không ổn định, chiếc đồng hồ có thể dễ dàng lệch vài phút một ngày khi bị va chạm hay thay đổi nhiệt độ. Nếu một chiếc đồng hồ mỗi ngày chạy chậm tới 15 giây, nhưng giữ được sai số đó với bất cứ điều kiện ngoại cảnh nào vẫn sẽ tốt hơn nhiều. Đó cũng chính là lý do sử dụng cơ chế cộng hưởng.

Tim hieu ve co che cong huong tren dong ho co 2
Mẫu đồng hồ La Resonance của Vianney Halter đã làm nột bật cơ chế cộng hưởng

Cơ chế cộng hưởng được áp dụng trên đồng hồ như thế nào?

Cơ chế cộng hưởng vẫn quá phức tạp với thợ đồng hồ ở thời điểm đó. Chính vì vậy, cơ chế cộng hưởng không được mấy ai sờ tới trong khoảng thời gian hai thế kỷ. Và thành tựu này đã được vinh danh một lần nữa bởi thiên tài chế tác đồng hồ hiện đại – George Daniels.

Trong cuốn sách mang tên “The Art of Breguet”, George Daniels đã miêu tả về mẫu đồng hồ bỏ túi của Breguet như sau: “Đó là ví dụ tuyệt vời cho ta thấy được tài năng của Breguet. Ông đã chứng minh giả thuyết của mình bằng một sản phẩm hoàn chỉnh. Cơ chế cộng hưởng không chỉ được áp dụng trong những chiếc đồng hồ quả lắc, mà còn có thể sử dụng cho những dòng đồng hồ bỏ túi hay đeo tay. Thêm vào đó, ông cũng loại bỏ được những sai số xuất hiện khi lắp ráp hay gia công chi tiết máy, đồng thời làm cho đồng hồ chạy chính xác hơn.

Khi hai bánh lắc được gắn đủ gần và dao động ngược chiều nhau, chúng sẽ loại bỏ được các chấn động khi cả khung máy đồng hồ di chuyển. Trong trường hợp một bánh lắc tăng hay giảm tốc độ, bánh lắc còn lại cũng sẽ tự điều chỉnh theo, đảm bảo cả hệ thống luôn hoạt động ổn định.”

Với mỗi bánh lắc, Breguet lắp thêm một viền bằng thép để giảm tác động của không khí lên bánh lắc

Chiếc đồng hồ bỏ túi của Breguet được thiết kế để có thể điều chỉnh khoảng cách giữa hai bánh lắc. Từ đó, ông có thể đánh giá được ảnh hưởng của dòng không khí tạo ra giữa hai bánh lắc lên chuyển động của chúng. Chưa hết, ông còn lắp thêm một viền thép mỏng quanh bánh lắc để hạn chế tối đa ảnh hưởng của dòng khí.

Tuy nhiên, theo ghi chép của Breguet thì ảnh hưởng của dòng khí thật sự không đáng kể: “Tôi thật sự ngạc nhiên khi phát hiện ra ảnh hưởng của dòng khí lên hệ thống chuyển động thật sự ít. Nó ít hơn rất nhiều so với việc tốc độ của mỗi bánh lắc được quyết định bởi bánh lắc còn lại.”

Nghiên cứu của Breguet không dừng lại ở đó, mà ông còn đi xa hơn nữa bằng việc đặt chiếc đồng hồ vào môi trường chân không. Ông đã giải thích thí nghiệm này trong ghi chú của mình:

“Chiếc đồng hồ No 2788 được sử dụng bởi M. M. Bouvard và Arago trong khoảng thời gian 3 tháng. Tiếp theo, nó sẽ được đặt hai lần vào trong một buồng chân không. Lần thứ nhất, chiếc đồng hồ sẽ được đặt nằm trên mặt phẳng. Lần thứ hai, nó sẽ được treo trên một chiếc xích.”

Và với thí nghiệm này, Breguet đã có thể khẳng định rằng tốc độ dao động của đồng hồ cộng hưởng chủ yếu vào rung động được truyền qua khung máy, là tổng hòa của hai dao động của bánh lắc. Trái lại, cơ chế này gần như không bị tác động bởi lực cản không khí.

Nhờ vào những nghiên cứu của Breguet, chúng ta ngày nay đã có thể biết nên tập trung vào điểm nào, nên làm gì để tăng ảnh hưởng của cộng hưởng lên đồng hồ cơ. Cùng nhờ thế, những chiếc đồng hồ sẽ ngày càng hoạt động chính xác hơn.

Tim hieu ve co che cong huong tren dong ho co 3
Chiếc Breguet No.2788 với hai mặt số phụ thể hiện Giờ Mặt Trời (Thay đổi theo từng mùa)

Những mẫu đồng hồ có cơ chế cộng hưởng

François-Paul Journe

Nghệ nhân đồng hồ đầu tiên đã thành công trong việc tích hợp cơ chế cộng hưởng lên đồng hồ đeo tay chính là François-Paul Journe. Vào năm 2000, ông đã cho ra mắt chiếc đồng hồ mang tên Chronomètre à Résonance, được lấy cảm hứng từ chiếc Breguet No. 3177. Đây là một chiếc đồng hồ cổ mà ông đã phục hồi, đồng thời đã gây ấn tượng mạnh đối với Journe.

Đạt được hiệu ứng cộng hưởng trên một vật luôn di chuyển như đồng hồ đeo tay quả không đơn giản chút nào. Tất cả cơ chế này đều phải dựa trên sự truyền động giữa các bánh lắc thông qua khung máy, ngoài ra không còn sự kết nối nào khác. Hai bánh lắc cũng phải được điều chỉnh kỹ lưỡng để đảm bảo tần số dao động giống nhau nhất có thể.

Không dừng lại ở đó, sự chính xác ở đồng hồ đeo tay hiện đại cũng cần cao hơn rất nhiều. Theo ghi chú của Breguet, sự chênh lệch thời gian giữa hai bánh lắc đồng hồ phải dưới mức 20 giây/ngày. Tuy nhiên, với đồng hồ của François-Paul Journe thì con số này phải giảm còn 5 giây mỗi ngày, do động năng của các chi tiết nhỏ hơn rất nhiều.

Tim hieu ve co che cong huong tren dong ho co 4
Chronometre a Resonance chất liệu Platinum và vàng hồng 2020

Armin Strom

Journe vẫn đang tiếp cận cơ chế cộng hưởng theo kiểu cũ, dựa vào sự truyền năng lượng từ bánh lắc vào khung máy để tạo sự cộng hưởng. Tuy nhiên, nhiều thương hiệu đồng hồ khác đã có cách tiếp cận riêng, giúp hiện tượng cộng hưởng trở nên mạnh mẽ hơn nhiều. Trong số đó, Armin Strom là một cái tên cực kỳ nổi bật.

Hiểu một cách cơ bản, cơ chế của Armin Strom dựa vào một chiếc lò xo, kết nối hai sợi dây tóc của hai bánh lắc. Nhờ vậy, sự kết nối giữa hai chi tiết này trở nên trực diện hơn, đảm bảo truyền động năng một cách hiệu quả hơn và không phải dựa vào việc truyền năng lượng qua khung máy như trước nữa. Không chỉ thế, cơ chế này còn giúp giảm đáng kể ảnh hưởng của chấn động, giúp đồng hồ hoạt động ổn định hơn.

Mẫu đồng hồ Mirrored Force Resonance của Armin Strom được ra đời vào năm 2016, đánh dấu một bước nhảy vọt. Họ đã trở thành thương hiệu đầu tiên có khả năng sản xuất hàng loạt đồng hồ đeo tay với tính năng cộng hưởng.

Tim hieu ve co che cong huong tren dong ho co 5
Armin Strom Mirrored Force Resonance First Edition phiên bản giới hạn 25 chiếc, 2022

Haldimann

Haldimann cũng đã có những cải tiến cực kỳ đặc biệt với mẫu đồng hồ H2 Flying Resonance ra mắt vào năm 2005. Trái ngược với những chiếc đồng hồ đã nhắc tới ở trên với hai hệ thống truyền động và hai bánh lắc, chiếc H2 Flying Resonance sở hữu cơ chế Tourbillon và chỉ có một hệ thống bánh răng duy nhất.

Trong lồng Tourbillon có hai bánh lắc và tất nhiên là cả hai bộ thoát. Trên lý thuyết, bộ thoát là bộ phận kiểm soát năng lượng được đẩy ra từ hộp cót, và một hộp cót chỉ có một bộ thoát duy nhất. Tuy nhiên, ở mẫu đồng hồ này thì có chút khác biệt. Bộ thoát thứ hai sẽ được trang bị một lò xo nhỏ, giúp ngăn tình trạng hệ thống truyền động bị khóa lại bởi bộ thoát đầu tiên. Vì vậy, cả hai bộ thoát có thể hoạt động độc lập.

Lồng Tourbillon phiên bản thử nghiệm được giữ trên khung làm từ Ruby

Tim hieu ve co che cong huong tren dong ho co 6
Mẫu đồng hồ Haldimann H2 Flying Resonance với cơ chế Tourbillon sử dụng tới hai bánh lắc

Vianney Halter

Nghệ nhân đồng hồ thứ hai đã áp dụng cộng hưởng vào Tourbillon chính là Vianney Halter. Mẫu đồng hồ Deep Space Resonance Tourbillon sở hữu một ngoại hình cực kỳ ấn tượng với Tourbillon 3 trục ở giữa trung tâm mặt số. Trong đó, bộ xoay ở trong cùng sẽ hoàn thành một vòng trong một phút. Nó được đặt trong một bộ xoay khác với tốc độ xoay 6 phút/vòng và cuối cùng là vòng ngoài cùng, hoàn thành một vòng quay trong 30 phút.

Không dừng lại ở đó, cơ chế cực kỳ phức tạp này còn được hỗ trợ thêm bởi một giải pháp ấn tượng giúp tăng cường cơ chế cộng hưởng. Hai bánh lắc sẽ được lắp trên cùng một trục nhưng di chuyển theo hai hướng khác nhau, trên một cấu trúc hình trụ.

Bên trong chiếc Deep Space Resonance Tourbillon, cơ chế cộng hưởng chỉ là một phần rất nhỏ và không thể sánh với cấu trúc phức tạp trên mặt số. Tuy nhiên, nó đã thật sự tỏa sáng khi được đặt trong mẫu đồng hồ La Resonance được ra mắt trong năm nay. Nó sử dụng cấu trúc không tưởng với đồng hồ cộng hưởng, do phần khung máy đã được loại bỏ hoàn toàn.

Các bánh răng của bộ máy được cố định bởi những cột trụ và cầu nối rất mảnh nhưng cũng cực kỳ chắc chắn. Và trên đó, hai bánh lắc được lắp trên cùng một trục, đảm bảo có sự kết nối để tạo ra hiệu ứng cộng hưởng, đồng thời giúp bánh lắc di chuyển nhanh do không có lực cản đáng kể.

Tim hieu ve co che cong huong tren dong ho co 7
Deep Space Tourbillon Resonance sở hữu Tourbillon 3 trục với hai bánh lắc

Bài viết liên quan:

Thuật ngữ đồng hồ Grand Complication là gì?

Nghệ thuật Métiers d’Art trong đồng hồ

Grand Feu Enamel – Công nghệ tráng men mặt số đồng hồ đắt giá

Đánh giá post