[Tecnica] Parliamo di Scappamento

[Cane]

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Sto leggendo un libro di teoria orologiera e mi piacerebbe parlare di scappamento, bilanciere, spirale, ecc..

Lo scappamento e' il cuore dell'orologio e da lui dipende al 90% la sua precisione...

Mi pare che altri abbiano detto di avere libri di orologeria, che anche se piu' votati alla manutenzione avranno di certo delle
pagine teoriche e sullo scappamento... (poi ci sono informazioni sul web, ecc...)

Sarebbe interessante nonostante l'argomento sia un po' ostico ci fosse un po' di partecipazione, scrivere anche inesattezze non e'
reato e alimenta comunque la discussione...

Comincio io "cercando" di rispondere a una domanda fatta in un'altro topic su "cosa e' l'isocronismo".

Per revisionare/riparare i miei russi mi sono basato anche sui filmati di "Nonno Gigi"...

Io son proprio in caso disperato e anche partire da nonno Gigi sarebbe stato complicato.
Però sono uno che non si arrende e son partito dalle basi cercando di comprendere intanto cosa (caxxo) fosse l'isocronismo...

L'isocronismo delle oscillazioni, in orologeria, e' la proprieta' del bilanciere di mantenere costante il
proprio "periodo" (tempo di oscillazione, quindi precisione dell'ora segnata) indipendentemente dall'ampiezza delle
oscillazioni che esso compie...

Avrete visto guardando alcuni movimenti russi in marcia (di solito poco manutentati e con attriti diversi) dei bilancieri che oscillano
molto forte e altri piu' piano, alcuni paiono quasi fermarsi...

Verrebbe da pensare che i bilancieri che oscillano piano ritardino il tempo e quelli veloci lo anticipino...

Invece no, perche' per il fenomeno dell'isocronismo il tempo impiegato per fare un'oscillazione, sia essa molto ampia, o
ristretta, e' sempre lo stesso. Quindi l'orologio segna sempre l'ora corretta, sia con amplitudine grande che con amplitudine piccola...

Dipende dal fatto che nella grande amplitudine il bilanciere percorre uno spazio maggiore ma con velocita' maggiore, mentre
nella piccola amplitudine percorre uno spazio minore ma con velocita' minore, quindi i due tempi di oscillazione "sono identici"...

Se a un cronografo 3133 inseriamo la cronografia ci accorgiamo subito che per lo sforzo supplementare dei ruotismi del cronografo
il bilanciere rallenta, diminuendo l'ampiezza delle oscillazioni, ma nonostante cio' per il fenomeno dell'isocronismo le sfere del
tempo e del cronografo continuano a segnare il tempo corretto...

Quando inseriamo la cronografia, con nuovi ruotismi e con nuovi attriti, la forza impressa dalla molla del bariletto al movimento rimane
sempre la stessa (non puo' aumentare) quindi il nuovo dispendio di energia toglie "spinta" al bilanciere che e' costretto a ridurre
l'amplitudine di oscillazione...
Il movimento di un cronografo sia con cronografia inserita che disinserita consuma sempre la stessa quantita' di energia e la molla del bariletto si
srotola/scarica sempre allo stesso ritmo...

Le leggi dell'isocronismo furono scritte da Galileo Galilei con esperimenti nel Duomo di Pisa osservando le oscillazioni
del grande lampadario centrale e misurando i tempi coi battiti del proprio polso... (nel 500 era probabilmente l'orologio piu' preciso... )

[DaniLao]

Wow, Paolo, plaudo all'iniziativa e ti ringrazio per la chiarezza delle delucidazioni riguardo l'isocronismo.

Chiederei a chi interverrà d'addentrarsi pure in tecnicismi spinti ma di provare a farlo con la medesima linearità che consenta anche a digiuni e zucconi di poter leggere con gusto, tentare di comprendere e avere stimolo nell'approfondire.

Insomma, non mi scappate via per lo scappamento che altrimenti non vi seguo e mi perdo schiacciato tra i ruotismi

La prima puntata l'ho digerita ed era gradevole, che ne dici di aggiungere [Tecnica] al titolo pure se il topic è anche d'approfondimento filosofico?

[Cane]

Ammazza quanti interventi...

Sono convinto pero' che l'argomento interessi e sia letto, ma forse essendo un tantino ostico e' piu' difficile intervenire...

Cerchero' di andare avanti io con qualche altra informazione sul bilanciere & contorno...

Ma per partecipare e alimentare il topic basta anche esprimere qualche dubbio, fare una domanda, ecc...

[zvezda]

Sarebbe interessante notare come si ripercuote sui nostri segnatempo lo sbalzo di temperatura portato dai primi freddi.
Non tutti gli orologi riescono a tenere il tempo esattamente allo stesso modo...

[DaniLao]

Beh, io sto studiando e solo nel fine settimana ho compreso cosa sia lo scappamento grazie all'arrivo de "La storia del tempo" consigliato da Marco.

Fortunatamente -per quanto ho letto finora- il libro principia inerpicandosi attraverso questioni sociali e filosofiche e la tecnica è complementare e comprensibile anche per individui dalle capacità ridotte (come me)

[Cane]

Bravo daniele che studia la teoria...

Adesso sono un po' fermo con lo studio ma faccio qualche riflessione su quello letto...

1) Quando si regola la racchetta si parla di aumentare o diminuire la lunghezza attiva della spirale, in realta' dalla formula del
periodo (tempo per fare una oscillazione) si capisce che si varia il K (rigidita') della spirale, giusto?

2) Per aumentare l'inerzia del bilanciere, a parita' di peso, si cerca giustamente di concentrare la massa metallica sull'anello esterno, il
piu' possibile lontano dall'asse di rotazione...
Quello chiamato il "raggio giratore" credo sia la distanza media della posizione della massa dall'asse del bilanciere...
Ad occhio direi che sia un 80/90% del raggio del bilanciere...
Credo il "raggio giratore" sia un po' l'equivalente del PD2 (peso x quadrato del diametro della posizione della massa dall'asse di rotazione)

3)La bonta' e la perfezione dell'oscillatore (gruppo bilanciere/spirale) viene definita con un Fattore di Qualita' che va da un 200 per un polso a
un 600 per un cronometro, ma non ho capito (mi pare non ne parla) a cosa e' legato questo valore...
Anche se si intuisce sia legato ai maggiori attriti, imperfezioni, irregolarita', ecc...

[Cane]

Sono a un 40% del libro...

Tutto bene...sempre interessante...

Mamma mia quante sono le variabili e i disturbi che possono far variare l'isocronismo e quindi la precisione ...

Meno male che c'abbiamo dei russi e di un minuto al giorno non ci frega nulla...

Fondamentale la costruzione della spirale e del bilanciere di grande qualita'..

La cosa piu' influente e' poi la posizione dell'orologio...
La posizione piu' favorevole e' che l'orologio marci in piano rispetto al terreno, perché in questa posizione la gravita' influenza pochissimo
il peso della molla e gli squilibri costruttivi del bilanciere...

Di taglio tutti i difetti dello scappamento (molla e bilanciere) vengono "amplificati" in modo esagerato ed escono problemi che
in piano non ci sono...
Di taglio ha grande influenza anche dove e' appoggiato, se sulla corona o sulla parte opposta, se sul cinturino, ecc...

C'e' da dire che 150/200 anni fa avevano praticamente gia' scoperto quasi tutti i problemi dell'orologio meccanico, ma certamente
gli mancava la "tecnologia" per risolverli...

[zvezda]

Grande Paolo, sono contento di vedere che procedi speditamente nella lettura
Non preoccuparti della quantità di variabili, vedrai che alla fine si riconducono a pochi gruppi principali.
Riprendo qualche tua domanda, che non voglio lasciare in sospeso.

1) Quando si regola la racchetta si parla di aumentare o diminuire la lunghezza attiva della spirale, in realta' dalla formula del periodo (tempo per fare una oscillazione) si capisce che si varia il K (rigidita') della spirale, giusto?

In linea di massima sì. Ti stai ponendo domande su questioni piuttosto complesse, la cosa mi fa piacere da un lato, ma dall'altro so bene che ad entrare troppo in dettaglio poi rischio di diventare noioso

3)La bonta' e la perfezione dell'oscillatore (gruppo bilanciere/spirale) viene definita con un Fattore di Qualita' che va da un 200 per un polso a un 600 per un cronometro, ma non ho capito (mi pare non ne parla) a cosa e' legato questo valore...
Anche se si intuisce sia legato ai maggiori attriti, imperfezioni, irregolarita', ecc...

L'intuizione è corretta, e in più è anche un parametro progettuale. Il fattore di qualità (o fattore di merito) indica in un certo senso il "consumo" del bilanciere. Più è alto il fattore di qualità, e meno energia è necessaria per mantenere le oscillazioni. In effetti il bilanciere consuma parecchio, e probabilmente lo hai già verificato tu stesso durante le tue revisioni. Basta dare una spintarella al bilanciere con l'orologio scarico (meglio ancora con l'ancora smontata) per accorgersi che le oscillazioni non durano più di qualche secondo. Se invece provi a dare una spintarella ad un pendolo da pavimento, ti accorgi che anche dopo diversi minuti l'asta sta ancora oscillando (un pendolo di quel tipo ha un fattore di qualità dell'ordine di 10,000).
Un bilanciere con fattore di qualità elevato ha bisogno di meno energia per mantenersi in oscillazione, e questo porta diverse implicazioni positive. Ad esempio è sufficiente una molla di carica meno forte, con conseguente minore usura dei pivot delle ruote.

2) Per aumentare l'inerzia del bilanciere, a parita' di peso, si cerca giustamente di concentrare la massa metallica sull'anello esterno, il piu' possibile lontano dall'asse di rotazione...
Quello chiamato il "raggio giratore" credo sia la distanza media della posizione della massa dall'asse del bilanciere...
Ad occhio direi che sia un 80/90% del raggio del bilanciere...
Credo il "raggio giratore" sia un po' l'equivalente del PD2 (peso x quadrato del diametro della posizione della massa dall'asse di rotazione)

Sì, sì, ottimo, sei sulla buona strada. A voler essere precisi il PD2 è un equivalente del momento d'inerzia, di cui il raggio è solo uno dei fattori. Ma facciamo un passo indietro.
Il momento d'inerzia del bilanciere misura quanto è difficile spostarlo dalla sua frequenza di oscillazione naturale.
Ecco perché il progettista dell'orologio vuole ottenere il momento d'inerzia più elevato possibile, perché sa che in questo modo riuscirà a tenere il tempo con maggiore stabilità. E' un po' come cercare di aumentare la stabilità in curva di un veicolo intervenendo sul baricentro.
Nel caso del bilanciere ideale, cioè una circonferenza senza spessore dove si concentra tutta la massa, il momento d'inerzia si calcola come massa x raggio al quadrato. (quindi PD2 è semplicemente il momento d'inerzia moltiplicato 4)
Ma nel caso reale non si può avere una circonferenza senza spessore, perciò il momento d'inerzia reale è sempre un po' più piccolo di quello ideale. Il raggio giratore non è altro che il raggio della circonferenza ideale che ha lo stesso momento d'inerzia del caso reale.
Facciamo un esempio pratico confrontando un bilanciere con viti e un bilanciere liscio con lo stesso ingombro esterno e lo stesso identico peso (entrambi sono bilancieri di movimenti Pobeda 2602, ma di epoche diverse).

rg100.gif

La distribuzione media della massa del bilanciere con viti è approssimata dalla circonferenza blu di raggio R1, mentre per il bilanciere liscio abbiamo quella verde di raggio R2. Credo sia facile ora comprendere che R1 e R2 sono i raggi giratori dei due bilancieri. Senza contare che ora salta all'occhio che a parità di peso e ingombro il bilanciere liscio ha un momento di inerzia superiore a quello del bilanciere a viti (che è più bello ma tiene peggio il tempo).

[Cane]

La distribuzione media della massa del bilanciere con viti è approssimata dalla circonferenza blu di raggio R1, mentre per il bilanciere liscio abbiamo quella verde di raggio R2. Credo sia facile ora comprendere che R1 e R2 sono i raggi giratori dei due bilancieri. Senza contare che ora salta all'occhio che a parità di peso e ingombro il bilanciere liscio ha un momento di inerzia superiore a quello del bilanciere a viti (che è più bello ma tiene peggio il tempo).

Nel precedente post avevo ipotizzato ad occhio che il raggio giratore fosse un 80/90% del raggio del bilanciere, invece da questa animazione
e' molto di piu'. Mi viene da pensare che non venga considerata la massa delle ragge e del plato'. O nel calcolo contano poco per la ridotta distanza dall'asse (che conta col quadrato) soprattutto il plato'?

Secondo me "pazzesco" il costo costruttivo di un bilanciere a viti, coi fori filettati, la taratura, ecc...
Sul passaggio al bilanciere liscio oltre al fatto che funzioni meglio potrebbe forse aver inciso un po' anche la differenza di costo...

Ieri preso dall'argomento mi e' capitato di vedere il nuovo bilanciere ETA che introduce la regolazione inerziale e non a racchetta sulla fascia bassa dei movimenti...




Visto dal basso

La regolazione e' sul concetto di Patek con masse eccentriche (in questo caso con viti con testa fresata da un lato) ma complessivamente mi pare una lavorazione molto povera, studiata come molte soluzioni attuali per costare "costruttivamente poco"...

Forse non sono neppure viti ma cilindretti lisci tenuti premuti da quelle pretuberanze delle ragge del bilanciere che fungono da molle...

Mi pare che la self/regolazione della marcia sia impossibile...

[DaniLao]

Eddai, Marco, non ti riguardare!
È vero che se scendi nei particolari probabilmente la maggior parte di noi si perderà tra qualche voluta della spirale, però è apprezzabile che entrambi esponiate con riguardo anche ai più gnucconi e vi si legge volentieri (magari qualche concetto resta pure attaccato nelle cortecce de' più primitivi come me, a livello subliminale o di super-io, chissà...)

Una cosa è certa: se sabato attaccherete con codesta lena avrò buon ragione -complici probabilmente le nebbie sollevate dal distillato di patate- di immaginar d'esser finito prigioniero nella terra dei marziani.
Spero non mi pigli male, comunque tranquilli, di solito l'alcool tra russofili rende più internazionalisti che trumpiani...