Đây là phần thứ ba trong loạt bài gồm ba phần về việc Derek Pratt tái thiết chiếc H4 từng đoạt Giải thưởng Kinh độ của John Harrison (đồng hồ bấm giờ hàng hải chính xác đầu tiên trên thế giới).Bài viết này được xuất bản lần đầu trên The Horological Journal (HJ) vào tháng 4 năm 2015 và chúng tôi cảm ơn họ vì đã hào phóng cấp phép tái xuất bản trên Quill & Pad.
Để tìm hiểu thêm về Derek Pratt, hãy xem cuộc đời và thời đại của người thợ đồng hồ độc lập huyền thoại Derek Pratt, bản tái thiết John Harrison H4 của Derek Pratt, chiếc đồng hồ thiên văn biển chính xác đầu tiên trên thế giới (phần 1/3) và chiếc H4 của John Harrison cho khay kim cương được tái tạo bởi Derek Pratt, đồng hồ bấm giờ hàng hải chính xác đầu tiên trên thế giới (phần 2, Tổng cộng có 3 phần).
Sau khi làm khay kim cương, chúng tôi chuyển sang làm cho chiếc đồng hồ tích tắc, mặc dù không cần chỉnh sửa và trước khi tất cả các đồ trang sức được hoàn thành.
Bánh xe cân bằng lớn (đường kính 50,90 mm) được làm bằng bảng điều khiển cứng, được tôi luyện và đánh bóng.Bánh xe được kẹp giữa hai tấm để làm cứng, giúp giảm biến dạng.
Đĩa cứng bánh xe cân bằng H4 của Derek Pratt cho thấy sự cân bằng ở giai đoạn sau, với nhân viên và mâm cặp được đặt đúng vị trí
Cần cân bằng là một trục gá mảnh mai 21,41 mm với chu vi vòng eo giảm xuống 0,4 mm để lắp khay và mâm cặp cân bằng.Các nhân viên bật máy tiện của thợ đồng hồ và lần lượt hoàn thành.Mâm cặp bằng đồng dùng cho pallet được cố định vào người công nhân bằng chốt chẻ, pallet được lắp vào lỗ hình chữ D trên mâm cặp.
Những lỗ này được tạo ra trên tấm đồng thau bằng cách sử dụng EDM (máy phóng điện) của chúng tôi.Điện cực đồng theo hình dạng mặt cắt ngang của pallet được chìm vào đồng thau, sau đó lỗ và đường viền bên ngoài của người thợ được gia công trên máy phay CNC.
Công đoạn hoàn thiện cuối cùng của mâm cặp được thực hiện bằng tay bằng giũa và máy đánh bóng thép, đồng thời tạo lỗ chốt chia đôi bằng máy khoan Archimedes.Đây là sự kết hợp thú vị giữa công trình công nghệ cao và công nghệ thấp!
Lò xo cân bằng có ba vòng tròn hoàn chỉnh và một đuôi thẳng dài.Lò xo thuôn nhọn, phần cuối của chốt dày hơn và tâm thuôn nhọn về phía mâm cặp.Anthony Randall đã cung cấp cho chúng tôi một ít thép carbon 0,8%, được kéo thành một phần phẳng và sau đó được đánh bóng thành hình nón theo kích thước của lò xo cân bằng H4 ban đầu.Lò xo mỏng được đặt trong một khuôn thép để làm cứng.
Chúng tôi có những bức ảnh đẹp về lò xo ban đầu, cho phép chúng tôi vẽ hình dạng và máy phay CNC trước đây.Với lò xo ngắn như vậy, người ta có thể đoán rằng chiếc cân sẽ lắc lư dữ dội khi cây gậy đứng thẳng nhưng không bị cản trở bởi các đồ trang sức trên cầu cân bằng.Tuy nhiên, do phần đuôi dài và dây tóc trở nên mỏng hơn nên nếu bánh xe cân bằng và dây tóc được đặt ở chế độ rung, chỉ được đỡ ở trục dưới và các viên ngọc phía trên được tháo ra thì trục cân bằng sẽ ổn định một cách đáng kinh ngạc.
Bánh xe cân bằng và dây tóc có điểm lỗi kết nối lớn, đúng như dự đoán đối với loại dây tóc ngắn như vậy, nhưng hiệu ứng này được giảm bớt nhờ độ dày côn và phần đuôi dài của dây tóc.
Để đồng hồ chạy, được điều khiển trực tiếp từ tàu và giai đoạn tiếp theo là chế tạo và lắp đặt remontoir.Trục vòng 4 là giao lộ ba chiều thú vị.Lúc này, có ba bánh xe đồng trục: bánh thứ tư, bánh phản lực và bánh lái giây trung tâm.
Bánh xe thứ ba cắt bên trong dẫn động bánh xe thứ tư theo cách bình thường, từ đó dẫn động hệ thống remontoir bao gồm một bánh khóa và một bánh đà.Bánh xe con quay được dẫn động bởi trục chính thứ tư thông qua một lò xo điều khiển và bánh xe con quay dẫn động bánh xe thoát hiểm.
Ở vòng kết nối thứ tư, người lái được cung cấp remontoir, bánh xe contrat và bánh xe thứ hai ở giữa để tái thiết H4 của Derek Pratt
Có một trục gá thanh mảnh ngược chiều kim đồng hồ, đi qua trục gá rỗng của bánh xe thứ tư, và bánh lái có kim giây được lắp ở mặt quay số ngược chiều kim đồng hồ.
Lò xo Remontoir được làm từ dây cót chính của đồng hồ.Nó cao 1,45 mm, dày 0,08 mm và dài khoảng 160 mm.Lò xo được cố định trong một lồng đồng gắn trên trục thứ tư.Lò xo phải được đặt trong lồng như một cuộn dây hở chứ không phải đặt trên thành thùng như thường thấy ở thùng đồng hồ.Để đạt được điều này, chúng tôi đã sử dụng thứ tương tự như thứ trước đây được sử dụng để tạo ra lò xo cân bằng nhằm đặt lò xo điều chỉnh về hình dạng chính xác.
Việc nhả Remontoir được điều khiển bằng một chốt xoay, một bánh xe khóa và một bánh đà dùng để điều khiển tốc độ tua lại của remontoir.Con cóc có năm cánh tay gắn trên trục gá;một cánh tay giữ bàn chân và bàn chân tiếp xúc với chốt nhả trên trục đối diện.Khi phần trên quay, một trong các chốt của nó nhẹ nhàng nâng chốt lên vị trí mà tay còn lại nhả bánh khóa.Bánh xe khóa sau đó có thể quay tự do trong một vòng để cho phép lò xo được cuộn lại.
Cánh tay thứ ba có một con lăn quay được đỡ trên một cam gắn trên trục khóa.Điều này giữ cho cóc và cóc cách xa đường đi của chốt nhả khi xảy ra quá trình tua lại và bánh xe lùi tiếp tục quay.Hai tay còn lại trên cóc là đối trọng giúp giữ thăng bằng cho cóc.
Tất cả những thành phần này đều rất tinh tế và đòi hỏi phải sắp xếp và sắp xếp thủ công cẩn thận, nhưng chúng hoạt động rất tốt.Lá bay dày 0,1 mm nhưng có diện tích lớn hơn;điều này tỏ ra là một phần khó khăn vì ông chủ trung tâm là người nắm giữ cánh gió thời tiết.
Remontoir là một cơ chế thông minh và hấp dẫn vì nó tua lại sau mỗi 7,5 giây nên bạn không phải đợi lâu!
Vào tháng 4 năm 1891, James U. Poole đã đại tu chiếc H4 ban đầu và viết một báo cáo thú vị về công việc của mình cho Tạp chí Watch.Khi nói về cơ chế remontoir, ông nói: “Harrison đang mô tả cấu trúc của chiếc đồng hồ.Tôi đã phải loay hoay tìm cách vượt qua một loạt thí nghiệm rắc rối và trong vài ngày tôi đã tuyệt vọng để có thể lắp ráp lại nó.Hành động của đoàn tàu remontoir bí ẩn đến mức dù có quan sát kỹ cũng không thể hiểu chính xác được.Tôi nghi ngờ liệu nó có thực sự hữu ích hay không.”
Một người khốn khổ!Tôi thích sự trung thực thoải mái của anh ấy trong trận đấu, có lẽ tất cả chúng ta đều từng có những nỗi thất vọng tương tự trên băng ghế dự bị!
Chuyển động giờ và phút là truyền thống, được điều khiển bởi một bánh răng lớn gắn trên trục chính trung tâm, nhưng kim giây trung tâm được điều khiển bởi một bánh xe nằm giữa bánh răng lớn và bánh xe giờ.Bánh xe giây trung tâm quay trên bánh răng lớn và được dẫn động bởi cùng một bánh xe đếm được gắn ở đầu quay số của trục quay.
Chuyển động H4 H4 của Derek Pratt cho thấy sự truyền động của bánh răng lớn, bánh xe phút và bánh xe thứ hai ở giữa
Độ sâu của bộ điều khiển kim giây trung tâm càng sâu càng tốt để đảm bảo kim giây không bị “rung” khi chạy mà cũng cần chạy tự do.Trên H4 nguyên bản, đường kính bánh dẫn động lớn hơn bánh dẫn động 0,11 mm dù số răng là như nhau.Có vẻ như độ sâu được cố tình tạo ra quá sâu, và sau đó bánh dẫn động được “đạt đỉnh” để mang lại mức độ tự do cần thiết.Chúng tôi đã làm theo một quy trình tương tự để cho phép chạy tự do với khoảng trống tối thiểu.
Sử dụng công cụ topping để đạt được phản ứng ngược nhỏ nhất khi điều khiển kim giây trung tâm của Derek Pratt H4
Derek đã hoàn thành ba ván bài, nhưng họ cần sắp xếp lại.Daniela làm việc trên kim giờ và kim phút, đánh bóng, sau đó làm cứng và tôi luyện, và cuối cùng được nhuộm xanh bằng muối xanh.Kim giây trung tâm được đánh bóng thay vì màu xanh.
Harrison ban đầu dự định sử dụng bộ điều chỉnh giá đỡ và bánh răng trong H4, loại này phổ biến trong đồng hồ có cạnh thời đó, và như được thể hiện trong một trong các bản vẽ được thực hiện khi Ủy ban Kinh độ kiểm tra đồng hồ.Chắc hẳn anh ấy đã từ bỏ giá đỡ sớm, mặc dù anh ấy đã sử dụng nó trong đồng hồ Jefferys và sử dụng bộ bù lưỡng kim lần đầu tiên ở H3.
Derek muốn thử cách sắp xếp này nên đã chế tạo một thanh răng và bánh răng rồi bắt đầu chế tạo các lề đường bù đắp.
H4 nguyên bản vẫn có bánh răng để lắp tấm điều chỉnh nhưng lại thiếu giá đỡ.Vì H4 hiện không có giá đỡ nên quyết định sao chép.Mặc dù thanh răng và bánh răng dễ điều chỉnh nhưng chắc hẳn Harrison cũng thấy nó dễ di chuyển và phá vỡ tốc độ.Giờ đây, đồng hồ có thể được lên dây tự do và được lắp đặt cẩn thận cho chốt lò xo cân bằng.Phương pháp lắp của đinh tán có thể được điều chỉnh theo bất kỳ hướng nào;điều này giúp định vị tâm lò xo sao cho thanh cân bằng đứng thẳng khi nghỉ.
Bệ bù nhiệt độ bao gồm các thanh đồng và thép được cố định với nhau bằng 15 đinh tán.Chốt lề đường ở cuối lề bù bao quanh lò xo.Khi nhiệt độ tăng lên, lề đường sẽ uốn cong để rút ngắn chiều dài hiệu dụng của lò xo.
Harrison đã hy vọng sử dụng hình dạng của mặt sau của khay để điều chỉnh các lỗi đẳng thời, nhưng ông nhận thấy rằng điều này là chưa đủ và ông đã thêm vào cái mà ông gọi là chốt "cycloid".Điều này được điều chỉnh để tiếp xúc với đuôi của lò xo cân bằng và tăng tốc độ rung với biên độ đã chọn.
Ở giai đoạn này, tấm trên cùng được giao cho Charles Scarr để khắc.Derek đã yêu cầu ghi bảng tên như ban đầu nhưng tên của anh lại được khắc trên mép ván trượt cạnh chữ ký của Harrison và trên cầu bánh xe thứ ba.Dòng chữ có nội dung: “Derek Pratt 2004-Chas Frodsham & Co AD2014.”
Dòng chữ: “Derek Pratt 2004 – Chas Frodsham & Co 2014”, được sử dụng để tái thiết H4 của Derek Pratt
Sau khi đưa lò xo cân bằng về kích thước của lò xo ban đầu, bấm giờ đồng hồ bằng cách loại bỏ vật liệu khỏi đáy cân, làm cho cân dày hơn một chút để cho phép điều này.Đồng hồ bấm giờ của đồng hồ Witschi rất hữu ích trong vấn đề này vì nó có thể được đặt để đo tần số của đồng hồ sau mỗi lần điều chỉnh.
Điều này hơi khác thường nhưng nó cung cấp một cách để cân bằng số dư lớn như vậy.Khi trọng lượng từ từ di chuyển ra khỏi đáy bánh xe cân bằng, tần số đã đạt đến mức 18.000 lần một giờ, sau đó bộ đếm thời gian được đặt thành 18.000 và có thể đọc được lỗi của đồng hồ.
Hình trên thể hiện quỹ đạo của đồng hồ khi nó bắt đầu từ biên độ thấp và sau đó nhanh chóng ổn định về biên độ hoạt động với tốc độ ổn định.Dấu vết cũng cho thấy remontoir tua lại sau mỗi 7,5 giây.Đồng hồ cũng đã được thử nghiệm trên đồng hồ bấm giờ Greiner Chronographic cũ bằng cách sử dụng dấu vết trên giấy.Máy này có chức năng cài đặt chạy chậm.Khi nạp giấy chậm hơn mười lần, lỗi sẽ tăng lên gấp mười lần.Cài đặt này giúp bạn dễ dàng kiểm tra đồng hồ trong một giờ trở lên mà không bị chìm sâu vào tờ giấy!
Các cuộc thử nghiệm dài hạn đã cho thấy một số thay đổi về tốc độ và nhận thấy rằng bộ truyền động thứ hai ở giữa rất quan trọng, vì nó cần dầu cho bánh răng lớn, nhưng cần phải là loại dầu rất nhẹ để không gây ra lực cản quá lớn và giảm phạm vi cân bằng.Loại dầu đồng hồ có độ nhớt thấp nhất mà chúng tôi có thể tìm thấy là Moebius D1, có độ nhớt 32 centistokes ở 20°C;cái này hoạt động tốt
Đồng hồ không có bộ điều chỉnh thời gian trung bình như sau này được lắp vào H5 nên có thể dễ dàng thực hiện những điều chỉnh nhỏ đối với kim cycloidal để tinh chỉnh tốc độ.Chốt cycloidal đã được thử nghiệm ở các vị trí khác nhau và sớm hay muộn nó sẽ chạm vào lò xo trong quá trình thở và cũng có những khoảng trống khác nhau ở các chốt lề đường.
Dường như không có một vị trí lý tưởng nào, nhưng nó được đặt ở nơi tốc độ thay đổi theo biên độ là tối thiểu.Sự thay đổi tốc độ theo biên độ cho thấy rằng remontoir là cần thiết để làm mịn xung cân bằng.Không giống như James Poole, chúng tôi nghĩ remontoir thực sự hữu ích!
Đồng hồ đã hoạt động vào tháng 1 năm 2014 nhưng vẫn cần một số điều chỉnh.Công suất khả dụng của bộ thoát phụ thuộc vào bốn lò xo khác nhau trong đồng hồ, tất cả đều phải được cân bằng với nhau: lò xo chính, lò xo trợ lực, lò xo remontoir và lò xo cân bằng.Dây cót chính có thể được điều chỉnh theo yêu cầu, sau đó lò xo giữ cung cấp mô-men xoắn khi đồng hồ lên dây phải đủ để siết chặt lại hoàn toàn lò xo điều chỉnh.
Biên độ của bánh xe cân bằng phụ thuộc vào việc cài đặt lò xo điều chỉnh.Cần có một số điều chỉnh, đặc biệt là giữa lò xo bảo trì và lò xo điều chỉnh, để có được sự cân bằng chính xác và có đủ lực trong bộ thoát.Mỗi lần điều chỉnh lò xo bảo trì có nghĩa là phải tháo toàn bộ đồng hồ ra.
Vào tháng 2 năm 2014, chiếc đồng hồ đã đến Greenwich để chụp ảnh và chụp ảnh cho triển lãm “Khám phá kinh độ-Đồng hồ tàu và các vì sao”.Đoạn video cuối cùng được chiếu trong triển lãm đã mô tả chi tiết về chiếc đồng hồ và cho thấy mọi bộ phận được lắp ráp.
Một giai đoạn thử nghiệm và điều chỉnh đã diễn ra trước khi đồng hồ được chuyển đến Greenwich vào tháng 6 năm 2014. Không có thời gian để kiểm tra nhiệt độ thích hợp và người ta phát hiện ra rằng đồng hồ đã được bù quá mức nhưng nó vẫn chạy xưởng ở nhiệt độ khá đồng đều. .Khi nó hoạt động không bị xáo trộn trong 9 ngày, nó duy trì trong khoảng cộng hoặc trừ hai giây mỗi ngày.Để giành được giải thưởng trị giá 20.000 bảng Anh, nó cần phải giữ thời gian trong khoảng cộng hoặc trừ 2,8 giây mỗi ngày trong chuyến hành trình kéo dài sáu tuần tới Tây Ấn.
Hoàn thành H4 của Derek Pratt luôn là một dự án thú vị với nhiều thử thách.Tại Frodshams, chúng tôi luôn đánh giá cao nhất cho Derek, dù với tư cách là một thợ đồng hồ hay một cộng tác viên dễ chịu.Anh luôn hào phóng chia sẻ kiến ​​thức và thời gian của mình để giúp đỡ người khác.
Tay nghề của Derek rất xuất sắc và mặc dù gặp nhiều thử thách nhưng anh ấy đã đầu tư rất nhiều thời gian và sức lực để thúc đẩy dự án H4 của mình.Chúng tôi nghĩ anh ấy sẽ hài lòng với kết quả cuối cùng và rất vui khi khoe chiếc đồng hồ với mọi người.
Đồng hồ được trưng bày tại Greenwich từ tháng 7 năm 2014 đến tháng 1 năm 2015 cùng với cả 5 chiếc đồng hồ nguyên bản của Harrison và nhiều tác phẩm thú vị khác.Triển lãm bắt đầu chuyến lưu diễn vòng quanh thế giới với H4 của Derek, bắt đầu từ tháng 3 đến tháng 9 năm 2015 tại Thư viện Folger Shakespeare ở Washington, DC;tiếp theo là Mystic Seaport, Connecticut từ tháng 11/2015 đến tháng 4/2016;sau đó Từ tháng 5 năm 2016 đến tháng 10 năm 2016, hãy đến Bảo tàng Hàng hải Úc ở Sydney.
Việc hoàn thành Derek's H4 là nỗ lực của tất cả mọi người ở Frodshams.Chúng tôi cũng nhận được sự giúp đỡ quý báu từ Anthony Randall, Jonathan Hird và những người khác trong ngành đồng hồ, những người đã hỗ trợ Derek và chúng tôi hoàn thành dự án này.Tôi cũng muốn cảm ơn Martin Dorsch vì sự giúp đỡ của anh ấy trong việc chụp ảnh những bài báo này.
Quill & Pad cũng xin cảm ơn The Horological Journal đã cho phép chúng tôi đăng lại ba bài viết trong loạt bài này tại đây.Nếu bỏ lỡ, bạn cũng có thể thích: Cuộc đời và thời đại của người thợ đồng hồ độc lập huyền thoại Derek Pratt (Derek Pratt) Xây dựng lại John Harrison (John Harrison) ) H4, chiếc đồng hồ bấm giờ hàng hải chính xác đầu tiên trên thế giới (phần 1/3) dành cho Derek Pratt (Derek Pratt) tái tạo lại John Harrison (John Harrison) để chế tạo khay kim cương H4, chiếc đồng hồ bấm giờ hàng hải chính xác loại A đầu tiên trên thế giới (phần 2/3)
Xin lỗi.Tôi đang tìm người bạn cùng trường của tôi, Martin Dorsch, anh ấy là một thợ làm đồng hồ người Đức đến từ Regensburg.Nếu bạn biết anh ấy, bạn có thể cho anh ấy biết thông tin liên lạc của tôi được không?Cảm ơn!Zheng Junyu