Chronometer - cuộc chơi lý thú của nghệ thuật đồng hồ cơ khí

Trong hàng trăm năm kể từ khi chiếc đồng hồ cơ khí đầu tiên được phát minh, các nghệ nhân đồng hồ trên khắp thế giới đều đau đầu, nhức óc với bài toán tăng độ chính xác cho đồng hồ, dù chỉ là hơn một vài giây/ngày. Đến thế kỉ 20, sự ra đời của đồng hồ quartz với sai số rất nhỏ (chỉ khoảng 0.001 - 0.002 giây/ngày) đã giải quyết vấn đề này một cách dễ dàng. Nhưng cuộc đua của các nghệ nhân vẫn không dừng lại, khi tiêu chí độ chính xác (Chronometer) trở thành thước đo cho nghệ thuật đồng hồ cơ khí, nơi mà các siêu phẩm phải chạy chính xác theo cách phức tạp và đẹp mắt nhất. Hãy cùng Miluxe khám phá về cuộc chơi Chronometer của các thương hiệu đồng hồ nhé.

Thiết kế Flying Tourbillon của chiếc Speake-Marin Minute Repeater Flying Tourbillon “Légèreté” có giá 15 tỷ đồng.

1. Speake-Marin One & Two Openworked Flying Tourbillon:

One & Two Openworked Flying Tourbillon là phiên bản giới hạn 5 chiếc của Speake-Marin, nằm trong bộ sưu tập Openworked với điểm nhấn là lồng quay Flying Tourbillon ở vị trí 1:30 trên mặt số.

Speake-Marin sử dụng cách tiếp cận chronometer truyền thống là tourbillon. Cơ chế này được phát minh vào cuối thế kỉ 18, có chức năng triệt tiêu tối đa tác động của trọng lực lên bộ máy, từ đó gia tăng độ chính xác cho đồng hồ. Bên cạnh đó, việc làm sao để gom tất cả gần 70 chi tiết vào lồng xoay tourbillon có kích thước chỉ bằng cúc áo cũng là một thách thức lớn cho hãng. Chiếc One & Two Openworked Flying Tourbillon còn sở hữu bộ máy SMA05, nằm trong bộ vỏ Piccadilly có thiết kế mới mẻ nhưng vẫn giữ được DNA đặc trưng của Speake-Marin.

Giá (bao gồm VAT): 65,200 CHF / ~1.693.000.000 VND với phiên bản thân vỏ titanium và 83,730 CHF / 2.092.000.000 VND với phiên bản vỏ vàng hồng nguyên khối.

2. Arnold and Son Constant Force Tourbillon:

Với chiếc Arnold and Son Constant Force Tourbillon, Arnold and Son đã sử dụng 3 phương pháp chính nhằm không chỉ cải thiện độ chính xác mà còn duy trì độ chính xác đó trong thời gian dài, bao gồm tourbillon, cơ chế lực liên tục (constant force) và hai thùng chứa cót.

Mặt trên bộ máy của chiếc Arnold and Son Constant Force Tourbillon.

Đầu tiên, việc sử dụng tourbillon là phương pháp đã quá quen thuộc của hầu hết các thương hiệu đồng hồ cơ khí, và Arnold and Son cũng không phải là ngoại lệ. Arnold and Son đã sử dụng bộ thoát tourbillon nhằm giảm tác động của trọng lực lên bộ máy, giúp duy trì tính ổn định của đồng hồ.

Tourbillon của chiếc Arnold and Son Constant Force Tourbillon.

Khi đồng hồ cơ hoạt động, khi bộ cót gần hết năng lượng thì lực tác động sẽ trở nên thiếu ổn định, dẫn tới sai số của chiếc đồng hồ. Cơ chế lực liên tục (constant force), được phát minh vào khoảng cuối thế kỉ 18 nhằm khắc phục vấn đề này, bằng cách tạo ra một lực ổn định và không đổi khi bộ cót gần hết năng lượng.

Cơ chế lực liên tục (constant force) của chiếc đồng hồ.

Cơ chế lực liên tục của chiếc Arnold and Son Constant Force Tourbillon bao gồm một "remontoire" - một lò xo nhỏ tích hợp năng lượng trong một giây và truyền  trực tiếp năng lượng đó đến bộ thoát đồng hồ. Lò xo này sẽ giải phóng một mức năng lượng không đổi và ổn định, bất kể dây cót chính (main spring) đã được lên dây đầy đủ hay chưa.

Cấu tạo tourbillon và cơ chế lực liên tục của chiếc đồng hồ.

Cuối cùng, chiếc đồng hồ sở hữu hai bộ thùng chứa hai dây cót chính hoạt động nối tiếp nhau. Đối với một chiếc đồng hồ thông thường, dây cót sẽ không được lên dây hết cỡ nếu người đeo không lên cót thường xuyên, từ đó khiến cho thùng cót không cung cấp năng lượng đầy đủ và ổn định cho bộ máy.

Hai thùng chứa cót của đồng hồ.

Do đó, để giải quyết vấn đề này, Arnold and Son đã sử dụng hai bộ dây cót hoạt động nối tiếp nhau. Khi dây cót đầu tiên sắp hết năng lượng, dây cót thứ hai sẽ bắt đầu hoạt động và phân phối lực cho đến khi kết thúc quá trình dự trữ năng lượng. Điều này sẽ làm ổn định bộ máy và giúp năng lượng được dự trữ lâu hơn.

Giá bán của chiếc Arnold and Son Constant Force Tourbillon (phiên bản giới hạn 28 chiếc): 197.500 USD ~ 4.546.000.000 VNĐ

3. F.P. Journe Chronomètre à Résonance:

Trong nghệ thuật đồng hồ cơ khí, khái niệm độ chính xác luôn phải đi kèm với tính ổn định. Một chiêc đồng hồ cần độ chính xác cao, nhưng cũng cần phải duy trì độ chính xác đó qua nhiều năm, trong bất cứ điều kiện ngoại cảnh nào dù có khắc nghiệt đến đâu. Từ đây, khái niệm "cộng hưởng" trong đồng hồ được ra đời.

Chiếc đồng hồ quả quýt Breguet N° 2667 - chiếc đồng hồ đầu tiên sử dụng cơ chế cộng hưởng.

Cơ chế cộng hưởng lần đầu được phát hiện vào thế kỉ 17 bởi nhà vật lý người Hà Lan, Christiaan Huygens. Tuy vậy, chiếc đồng hồ đầu tiên sử dụng cơ chế cộng hưởng là chiếc đồng hồ quả quýt Breguet N° 2667 được chế tác bởi Abraham-Louis Breguet - ông tổ của ngành chế tác đồng hồ cơ khí hiện đại.

Trong vật lý, khi hai vật thể dao động ở gần nhau, qua thời gian chúng sẽ ảnh hưởng lẫn nhau, cuối cùng cả hai sẽ dao động ở cùng một tần số. Một chiếc đồng hồ sử dụng cơ chế cộng hưởng sẽ sử dụng hai bánh xe cân bằng (balance wheel) cạnh nhau, hỗ trợ lẫn nhau để có tần số dao động chính xác nhất, đồng thời duy trì sự chính xác đó trong thời gian dài. Để phương pháp này thành công, biên độ dao động của hai bánh xe đều phải không đổi và hoạt động khớp nhau. Bộ máy Calibre 1499.3 của chiếc F.P. Journe Chronomètre à Résonance được làm từ vàng đỏ nguyên khối với hai bánh xe cân bằng.

Mặt sau của chiếc Chronomètre à Résonance.

Chiếc F.P. Journe Chronomètre à Résonance phiên bản 2020 có giá $106,800 (~2.4 tỷ VNĐ) với phiên bản vàng hồng 18k và $110,600 (~2.5 tỷ VNĐ) với phiên bản platinum.

Tại Grand Prix D'Horlogerie de Geneve 2020 - giải thưởng được mệnh danh là Oscar của ngành chế tác đồng hồ, là nơi hội tụ của những cơ chế đỉnh cao nhất của nghệ thuật cơ khí, trong đó có Chronometer. Hãy cùng Miluxe điểm mặt một trong những giải pháp khá thú vị của một mẫu đồng hồ trong hạng mục Chronometer tại GPHG 2020:

Bernhard Lederer Central Impulse Chronometer:

Trước khi đến với phương pháp giải quyết vấn đề Chronometer của Bernhard Lederer, hãy cùng tìm hiểu một chút về bộ thoát echappement naturel, cơ chế mà Bernhard Lederer đã đưa vào chiếc đồng hồ Bernhard Lederer Central Impulse Chronometer.

Bộ thoát echappement naturel trên chiếc Bernhard Lederer Central Impulse Chronometer.

Trong quá trình nghiên cứu nhằm cải thiện độ chính xác của đồng hồ, tourbillon chính là một trong những phát minh nổi tiếng nhất của Abraham-Louis Breguet. Tuy vậy, Breguet cũng có một phát minh khác dù ít được biết đến hơn nhưng cũng vô cùng lý thú, không thua kém gì tourbillon: bộ thoát echappement naturel, hay natural escapement.

Chiếc Breguet 1176 với bộ thoát echappement naturel cùng lồng quay tourbillon 4 phút được chế tác vào đầu thế kỉ 19, từng được bán với giá 821,000 CHF (khoảng 21 tỷ đồng) tại phiên đấu giá Christie 2014.

Ra đời vào năm 1789, bộ thoát echappement naturel được Breguet phát minh với ý tưởng một bộ thoát chứa tới hai bánh xe gai (escape wheel), thay vì một bánh như thông thường. Việc sử dụng hai bánh xe gai cũng giúp cho bộ thoát nhận được năng lượng đều đặn, hoạt động ổn định và trơn tru hơn. Mặc dù là ý tưởng đi trước thời đại, nhưng thiết kế chưa hoàn chỉnh cùng những thiếu sót về mặt kỹ thuật khiến cho việc sản xuất hàng loạt trở nên bất khả thi.

Về cơ bản, bộ thoát này cần sử dụng tới hai bánh xe gai xoay ngược chiều nhau, được kết nối bởi một bánh răng. Bạn có thể quan sát ảnh dưới, bánh xe gai A được truyền năng lượng từ hộp cót, trong khi đó bánh xe gai B lại lấy năng lượng từ bánh A.

Tuy nhiên, hạn chế về mặt công nghệ ở thời điểm đó chính là điểm yếu của cơ chế bộ thoát này. Để hoạt động trơn tru, sai số của mỗi bánh xe gai phải vô cùng thấp để bánh xe B sẽ tạo ra phản lực vào hệ thống bánh răng. Điều này là một vấn đề lớn, có thể làm chiếc đồng hồ dừng hoạt động.

Nhiều thập kỷ sau, những vấn đề của bộ thoát echappement naturel đã được xử lý bởi George Daniels, người phát minh ra bộ thoát Co-Axial (bộ thoát đồng trục) nổi tiếng, ngày nay được độc quyền bởi Omega. Daniels đã chỉnh sửa ý tưởng của Breguet để cơ chế này có thể hoạt động ổn định, bằng cách loại bỏ kết nối giữa hai bánh xe gai. Thay vì để một bánh xe điều khiển bánh còn lại, ông cung cấp cho mỗi bánh xe gai một hộp cót và một hệ thống bánh răng riêng. 

Chiếc Space Travelers I của George Daniels với bộ thoát echappement naturel được kích hoạt bởi hai hệ thống bánh răng riêng biệt.

Một trong hai hệ thống bánh răng của bộ thoát chiếc Space Traveler I

Tuy nhiên, hệ thống bộ thoát này của Daniels có kích thước khá lớn và tốn nhiều chi phí bởi trên lý thuyết, đây là hai bộ máy nằm bên trong một chiếc đồng hồ. Vì thế, Daniels lại tiếp tục đưa ra những ý tưởng mới mẻ hơn từ cơ chế này - mỗi hệ thống sẽ hiển thị một loại thời gian khác nhau. Và đó chính là phương pháp mà Bernhard Lederer đã áp dụng cho bộ thoát của chiếc Central Impulse Chronometer, khi hệ thống bánh răng của một bánh xe gai cung cấp năng lượng cho kim giây ở mặt số phụ tại vị trí 8 giờ, trong khi năng lượng từ bánh xe còn lại cung cấp cho kim giờ và phút.

Ngoài ra, thiết kế bộ thoát với hai bánh xe gai khi hoạt động cũng sẽ tạo âm thanh rất nhỏ. Điều này sẽ tăng độ bền cho bộ máy đồng hồ bởi khi các chi tiết va chạm nhau trong bộ máy phát ra âm thanh càng lớn thì đồng nghĩa với việc sử dụng nhiều lực gây lãng phí năng lượng, từ đó gây ra nhiều sai số và ảnh hưởng đến hiệu suất của đồng hồ.

Chiếc Bernhard Lederer Central Impulse Chronometer là phiên bản giới hạn 50 chiếc, có giá 128,000 CHF (tương đương khoảng 3.2 tỷ đồng).