מחוג השניות – הקומפליקציה הבסיסית באמת?

לפני מספר שבועות הכרנו לכם את ההיסטוריה מאחורי אחת הקומפליקציות הבסיסיות ביותר בעולם השעונים – התאריכון. מספר קוראים וחברים בקבוצת הפייסבוק שלנו “שעוני יוקרה ישראל” העירו לנו – בצדק – כי הקומפלקציה הבסיסית ביותר היא דווקא מחוג השניות. הגורו חושב שסוף השבוע הזה, האחרון לשנת 2021, הוא זמן נהדר להכיר באמת את הסיפור מאחורי מחוג השניות. מתי המציאו אותו, למה אנחנו צריכים אותו והגלגולים השונים שהוא עבר. מוזמנים לצאת ביחד איתנו למסע בזמן.

מחוג השניות – בן כמה אתה בכלל? 

התקופה שבה התחילו להשתמש במחוג שניות בשעונים הפתיעה אפילו אותנו. על פי היסטוריונים המתמחים בעולם השעונים, מחוג השניות הופיע לראשונה כבר במאה ה-15. עדויות שונות מצביעות על כך שהתחילו להשתמש בו באותה תקופה בשעונים גרמניים. כאן חשוב לנו להסביר מה זה שעון. באנגלית יש הבדל בין המושג WATCH, שמתייחס לשעון יד, לבין CLOCK – שמתייחס לשעון ביתי. אז ההתייחסות כאן היא כמובן לשעון גרמני במובן של שעון ביתי ולא שעון יד. עם זאת, השימוש במחוג השניות לא היה נפוץ כל כך כשעד למאה ה-18 השימוש בו היה בתדירות נמוכה מאוד, כשהרוב המוחלט כמעט של יצרני השעונים לא השתמשו בו.

במאה ה-18 מחוג השניות הפך להיות נפוץ יותר, אם כי הוא הופיע בעיקר בשעוני כיס ובשעונים לשימושים מדעיים. למה הוא לא היה כל כך נפוץ? כי למעשה, מחוג השניות לא היה כל כך מעשי ליישום, עד המצאת המטוטלות לשעונים (שעוני קיר) וקפיץ האיזון הספירלי לשעונים (שעוני יד), כששתי ההמצאות הללו מגיעות אלינו רק במאה ה-17. שענים הוסיפו “גלגל רביעי” למנגנון שלושת הגלגלים הסטנדרטי, עם מחזור סיבוב בן דקה אחת. הגלגל הזה הניע את מחוג השניות. מאוחר יותר, הגלגל הרביעי שולב עם פיניון גלגל המילוט, כחלק מפונקציית מדידת הזמן. השילוב הזה הוביל לכך שהוספת לוח קטן למחוג השניות הפך לעניין טריוויאלי עבור יצרני שעונים.

מי קבע שמדובר בגלגל הרביעי?!

כמעט בכל מנגנוני השעונים “בעיצוב של פעם” גלגל השניות הוא הגלגל הרביעי. אבל מי הם בכלל הגלגלים הראשון, השני והשלישי? כאן אנחנו צריכים להסביר לכם קצת על סידור “קלאסי” של מנגנון שעונים. הגלגל הראשון הוא גלגל קפיץ התוף הראשי. הוא מסובב את הגלגל המרכזי (שהוא למעשה הגלגל השני) פעם בשעה. הגלגל השני אחראי לתצוגת הדקות. למה קוראים לו הגלגל המרכזי? כי הוא נמצא במרכז המנגנון. הוא מתחבר לפיניון אשר מתחבר לגלגל נוסף, אשר לפי יחס הכוחות, אחראי לסיבוב מנגנון השעות, ביחס של 1 ל-12. כך אנו מקבלים מחוג שעות שמשלים סיבוב שלם, אחת ל-12 שעות.

הגלגל המרכזי מניע את הגלגל השלישי. כשלמעשה, הגלגל השלישי יושב בין הגלגל המרכזי לגלגל הרביעי. הגלגל הרביעי הוא מחוג השניות. הוא מבצע סיבוב שלם (360 מעלות) פעם בדקה. למעשה, אם תחברו מחוג לציר שלו, תקבלו מחוג שניות.

אם שמתם לב, לא הסברנו לכם מה התפקיד של הגלגל השלישי. אז כפי שציינו, הגלגל השלישי יושב בין הגלגל המרכזי לגלגל הרביעי. התפקיד שלו? לבצע את יחס ההמרה מ-1 ל-60 במהירות הסיבוב של גלגלי השיניים, מה שבעצם מאפשר לנו את תצוגת 60 השניות.

מחוג השניות עובר לשעוני כיס

שילוב הגלגל הרביעי עם פיניון גלגל המילוט הוביל כאמור להופעת לוח השניות הקטן בשעונים. לוח השניות הפך לנפוץ יותר ויותר במאה התשע עשרה, בעיקר בשעוני כיס. הסידור הנפוץ או אם תרצו המסורתי של גלגלי שיניים ברכבת הגלגל, גרם לכך שהפיניון המשתרע מהגלגל הרביעי, יכול היה להניע את מחוג השניות בלוח הקטן, עם מעט מאוד עבודה או מאמץ נוסף. כשאנחנו מדברים על עבודה או מאמץ נוסף, אנחנו מדברים בעיקר על מאמץ נוסף למנגנון.

למה הוסיפו את מחוג השניות לשעונים? מסיבה די פשוטה ואולי מפתיעה. מחוג השניות אפשר, במבט חטוף, לראות שהשעון עדיין עובד. כלומר – שהקפיץ עדיין מתוח ולא צריך למתוח אותו מחדש.

לאורך שנים רבות, מחוג השניות היה באופן מסורתי חלק מלוח שניות קטן שמוקם באזורים שונים בלוח השעון, בד”כ בשעה 6 או בשעה 9. רק במאה העשרים התחילו יצרניות שעונים שונות לשלב אותו במרכז לוח השעון, כשהוא חולק ציר אחד עם מחוגי השעות והדקות.

זוכרים שסיפרנו לכם בפסקה הקודמת על גלגלי השיניים והתפקידים שלהם? אז עכשיו תרשו לנו להסביר לכם איך הפסקה הקודמת והפסקה הזאת מתחברות. היות ובין הגלגל השני לגלגל הרביעי צריך להגיע גלגל נוסף, הגלגל השלישי, הוא למעשה מרחיק את הגלגל הרביעי מהגלגל המרכזי. זוכרים למה קוראים לגלגל המרכזי – הגלגל המרכזי? כי הוא נמצא במרכז המנגנון ובמרכז לוח השעון. אז היות ובינו לבין גלגל השניות יש גלגל נוסף, הגלגל השלישי מרחיק את מחוג השניות הקטן ממרכז לוח השעון ולכן הפתרון של מחוג שניות או למעשה לוח שניות קטן, לא היה פתרון אסתטי, אלא פתרון נדרש בשל המיקום הרחוק של הגלגל הרביעי ממרכז לוח השעון.

קצת על פיתוחים “טכנולוגיים” ועולם השעונים

אם מתעמקים קצת בהיסטוריה של עולם השעונים, אנחנו מגלים איך פיתוחים “טכנולוגיים” או ליתר דיוק, מכאניים, השפיעו על מראה לוח השעון שלנו.

השעונים הראשונים בהיסטוריה פעלו בדרך כלל פחות מיום אחד. כלומר – רזרבת הכוח שלהם הייתה נמוכה יותר מ-24 שעות. הדיוק שלהם לא היה גדול במיוחד והם היו מדויקים בעיקר לשעה הקרובה. מהסיבה הזאת, השעונים הראשונים בעולם היו מצוידים במחוג שעות בלבד. עם הוספת קפיץ האיזון לשעונים, קיבלנו תוספת קטנה ללוח השעון – מחוג הדקות. שיפורים במנגנון הבריחה הובילו להוספת מחוג השניות בלוחות השעונים, כשכפי שציינו, המיקום של לוחות השניות הקטנים הושפע מהמיקום של גלגל השיניים הרביעי, הרחק מעט מהגלגל המרכזי.

אפרם ג’ובין 

אבל לכל אורך אותן מאות שנים מאז הופעת מחוג השניות, הוא היה “נספח” למנגנון. המנגנון הראשון ששינה את זה, הופיע רק בשנת 1948.

תרשו לנו ללכת איתכם קצת אחורה. בשנת 1909 נולד אפרם ג’ובין (Ephrem Jobin) בשוויץ. ג’ובין האריך ימים ונפטר בשנת 2014 (לקריאת הפרסום לעיתונות של זניט לרגל חגיגות יום ההולדת ה-100 לג’ובין). אם לא הספקתם לעשות את החשבון – הוא נפטר בגיל 105. אבל זאת לא הסיבה שאנחנו מספרים לכם עליו. ג’ובין היה יצרן שעונים מומחה. בעצם, מומחה הוא ביטוי קצת לא מדויק. ג’ובין היה גאון הורולוגי. הוא עבד עבור זניט בין השנים 1939 ל-1954 והוא אחראי לפיתוחם של כמה מהמנגנונים החשובים ביותר של החברה. המנגנון שמזוהה איתו יותר מכל מנגנון אחר הוא קליבר 135, מנגנון מרהיב מבחינה ויזואלית, אבל מרשים לא פחות מבחינה הורולוגית. בין השנים 1950 ל-1954 המנגנון הזה זכה בכל תחרויות הכרונומטר.

סוד ההצלחה של קליבר 135 ושל ג’ובין נעוץ בשימו בתוף גדול להגדלת רזרבת הכוח של המנגנון וגלגל איזון גדול יחסית (Oversized). גלגל האיזון הגדול הזה תרם להגברת הדיוק של המנגנון. עבור תחרויות הכרונומטר ייצר ג’ובין גרסה מיוחדת של מנגנון זה (135.0) שהגיעה עם קפיץ ברגה ועם ווסת בצורת חץ יחיד או כפול, אשר הבטיח חיכוך מאוזן ואפשר התאמה מיטבית. הגרסאות המסחריות של המנגנון הזה הגיעו עם ווסת דיסק ועם עיטורי ה-Côtes de Genève. כל הגרסאות המסחריות של המנגנון הזה הגיעו עם הסמכת כרונומטר.

קליבר 133 של זניט

אבל קצת לפני קליבר 135, ג’ובין פיתח עבור זניט מנגנון נוסף. קליבר 133. קליבר 133 אמנם לא זכה לתהילה של קליבר 135, אבל הוא נחשב למנגנון פורץ דרך. הסיבה? ג’ובין “עירבב” את סידור גלגלי השיניים, כדי למקם בעצם את מחוג השניות בליבו של המנגנון.

מה שעשה ג’ובין, זה בעצם להוסיף גלגל שיניים (למעשה גלגל שלישי) היושב מעל לגלגל המרכזי. הגלגל הזה מניע גלגל נוסף (הרביעי) שיושב מעליו ולמעשה אחראי לתצוגת השניות של השעון.

מלבד ג’ובין וקליבר 133 שלו, באותה תקופה הופיע מנגנון נוסף בסידור הזה – פטק Calibre 12”’-120.

הבעיה היחידה עם הסידור הזה? היות וגלגל השיניים הנוסף עבור מחוג השניות מגיע מחוץ לזרם הכוח הישיר מתוף הקפיץ הראשי, יש נטייה למחוג השניות “לפרפר”. כדי לפתור את הבעיה הזאת, יצרניות השעונים הוסיפו קפיץ מתח (Tension Spring) שמפעיל לחץ קל מאוד על השיניים של גלגל השניות.

אבל עכשיו יש לנו בעיה חדשה. הבניה “לגובה” של המנגנון בעצם גורמת לנו לקבל מנגנוני שעונים עבים יותר בצורה ניכרת. הבעיה השניה? קפיץ המתח מוסיף עומס חיכוך לרכבת הגלגלים במנגנון. אם המתח הזה לא מכוון בצורה מדויקת לחלוטין, האמפליטודה של גלגל האיזון מופחתת. התוצאה? אובדן דיוק. למעשה, מדובר באירוניה מושלמת. הסיבה הראשונה להוספת מחוג שניות היא לקריאה נוחה יותר ומדויקת יותר של השעה. אבל המחוג הזה פוגע בדיוק של השעון…

מסיבה זו, יצרניות השעונים השונות המציאו מנגנונים שנקראים “Direct Center Seconds Movements” – שניות מרכזיות ישירות. למעשה, כיום, כל מנגנון מודרני (כמעט) משתמש במנגנונים אלו. יצרניות השעונים למעשה “בנו מחדש” את רכבת הגלגלים של המנגנון. הן שינו למעשה את הפריסה של הגלגלים, הן הוסיפו גלגל שיניים חמישי, המתחבר לגלגל השיניים הרביעי. הגלגל החמישי יתחבר אל פיניון שנמצא במרכז המנגנון וכתוצאה מכך – במרכז לוח השעון. הפיניון הזה עובר בכל “העובי” של המנגנון והוא בעצם אחראי לתצוגת השניות המרכזית.

לוח שניות קטן כיום

ועכשיו לאנקדוטה מעניינת. מה לעשות אם אתה יצרן שעונים מודרני, עם מנגנוני שניות מרכזיות ישירות, אבל החלטת שמסיבה כלשהי, אתה רוצה להשיק שעון עם לוח שניות קטן? אפשרות אחת היא לייצר מנגנון חדש בתצורה “הישנה”. אם אתם קצת מבינים בעולם השעונים, אתם מבינים שמדובר בפתרון הזוי. כדי לתכנן ולעצב מחדש מנגנון כזה נדרשת השקעה עצומה – בכסף, שעות עבודה (אלפי שעות עבודה), ניסויים ובדיקות. הפתרון השני, הפשוט יותר, הוא להשתמש במנגנון קיים, מנגנון שניות מרכזיות ישירות, עם תוספת קטנה. התוספת הזאת היא מודול נוסף, אשר נמצא מתחת ללוח השעון.

המודול הזה (גלגל שיניים נוסף) למעשה מתחבר אל מרכז המנגנון, שם היה אמור להיות מחוג השניות המרכזי. בצד השני של המודול הזה – גלגל שיניים נוסף, שהוא למעשה אחראי על תצוגת השניות בלוח הקטן.

כפי שהסברנו לכם, הוספת גלגל שיניים מעל לגלגל המרכזי, גרמה לשתי בעיות עבור יצרניות השעונים. גם בתצוגת שניות קטנות, אנחנו מקבלים בעייתיות נוספת. למעשה, מדובר בשבירה של עקרונות בסיסיים של הנדסה טובה. אחד העקרונות החשובים ביותר בהנדסה טובה-נכונה, הוא לא להוסיף מורכבות ללא סיבה.

בתכנון הנדסי נכון, היינו צריכים להגיד – כבר יש לנו גלגל שיניים שאחראי לתצוגת השניות. אז למה להוסיף מורכבות ולהוסיף מודול נוסף וגלגל שיניים נוסף? אבל אם אתם חובבי שעונים, אתם כבר בוודאי יודעים שיצרניות שעונים עושות לא מעט דברים לא הגיוניים, רובם מגיעים על רקע עיצובי. כיום, לוח שניות קטן, הוא דוגמה נפלאה לשבירה של עקרונות הנדסיים בעולם השעונים.

מחוג השניות – למה לא השתמשו בו לאורך מאות שנים? 

אז למה לא השתמשו בצורה נפוצה יותר במחוג השניות מאז המצאת המטוטלת וגלגל האיזון הקפיצי במאה השבע העשרה? התשובה פשוטה מאוד. תנסו לחשוב על פגישה, ישיבה או אירוע כזה או אחר שקבעתם לאחרונה. למתי קבעתם אותו? האם אי פעם אמרתם למישהו – בוא נפגש ב-17:30 ו-17 שניות לקפה? סביר להניח שלא…

בניגוד למחוגי השעות והדקות, אשר משמשים אותנו לקביעה ותכנון של אירועים משותפים, מחוג השניות לא משתתף בתזמונים הללו. השימוש העיקרי שלו הוא בקביעת זמן אישי מיוחד. למשל – החלטתם למדוד את הזמן שלוקח לכם לעלות במדרגות. מעבר לכך, לרוב – אין לנו באמת שימוש ספציפי במחוג השניות והוא לא כל כך שימושי.

מחוג השניות ושעוני כרונוגרף

אם נתקלתם במישהו שלא מבין בשעונים ואתם עונדים שעון כרונוגרף, בוודאי שמעתם אותו אומר לכם – השעון שלכם לא עובד. הסיבה? מחוג השניות הגדול “עומד”. אבל מחוג השניות המרכזי-הגדול הוא בעצם מחוג שניות הכרונוגרף. למה בעצם משתמשים במחוג שניות גדול עבור הכרונוגרף? אנחנו מאמינים שאתם כבר מבינים לבד, אבל תרשו לנו להסביר בכל זאת לטובת קוראינו שעושים את צעדיהם הראשונים בעולם השעונים.

קומפליקציית הכרונוגרף מאפשרת מדידת זמן, בדיוק של שניות. היות ואם אנחנו כבר מודדים זמן, סביר להניח שנרצה שנוכל לקרוא את הזמן שנמדד בצורה קלה ומהירה ככל האפשר. לכן משתמשים במחוג השניות הגדול דווקא עבור פוקנציית הכרונוגרף – מדידת הזמן ומחוג שניות-לוח שניות קטן, עבור מחוג השניות “הרצות” של השעון.

עצירת שניות או “Hacking Seconds”

כולנו מכירים את הסצנה הזאת מסרט פעולה כזה או אחר. צוות של חיילים מתכונן לצאת למשימה. הפעולה האחרונה לפני שכל חייל יוצא לבצע את התפקיד שלו, הוא סנכרון השעונים. המפקד מודיע – מכוונים שעונים. כולם מסובבים את פרק היד שלהם, מכוונים את השעה לפי שעון המפקד ויוצאים לפעולה.

תיאום הזמנים במשימות צבאיות חשוב מאוד, אבל כדי שהוא יהיה מדויק בצורה מושלמת, אנחנו צריכים לעצור את מחוג השניות. אבל למעשה, לא כל מנגנון מאפשר את עצירת מחוג השניות. מנגנון שמאפשר עצירת מחוג שניות נקרא “Hacking Seconds”. התרגום המילולי הוא “פריצת שניות”, בפועל, אנחנו מתכוונים כמובן לעצירת מחוג השניות.

הדרישה לעצירת מחוג השניות הגיעה במהלך מלחמת העולם השנייה. צבאות שונים ביקשו לשלב את הפונקציה הזאת בשעונים שיוצרו עבורם. לעיתים קרובות כוח אדם לא יכול היה להיות בתקשורת ישירה, לכן דיוק בקביעת הזמנים היה חשוב מאי פעם. למשל – כוח צבאי שיוצא לפעולה מרוחקת, במקום בו מכשירי הקשר לא עובדים. הוא מבקש הפצצה בשעה 12:00, לכן חשוב מאוד לכוח לדעת מתי בדיוק תתחיל ההפצצה. מסיבה זאת, מחוג שניות מרכזי שניתן לעצור ולסנכרן, היה קריטי למשימות רבות באותה תקופה.

למרות שנראה לנו שמדובר בפעולה פשוטה, מדובר במשימה מסובכת מאוד מבחינה מכנית. כדי שנעצור את מחוג השניות, אנחנו למעשה עוצרים את המנגנון כולו. אבל איך עוצרים מנגנון מכאני, בהנחה שקפיץ השעון עדיין מתוח ויש בו עדיין רזרבת כוח? התשובה פשוטה, לפחות על הנייר. עוצרים את גלגל האיזון. איך עוצרים את גלגל האיזון? טוב, זה כבר יותר מסובך, לא רק בפועל, אלא גם על הנייר. בדרך כלל עושים זאת באמצעות ידית או בלם המורכב כנגד גלגל האיזון. כאשר מושכים את הכתר החוצה למיקום שמאפשר את קביעת הזמן, אותו בלם “מחליק” אל עבר גלגל האיזון ועוצר אותו. דחיפה של הכתר חזרה פנימה משחררת את הבלם, משחררת את גלגל האיזון ומתחילה מחדש את פעולת המנגנון.

מישהו עושה זאת בצורה מיוחדת?

בניגוד לתצוגת השעות והדקות בשעונים, שם אנחנו רואים לפעמים יצירתיות וחדשנות מצידן של יצרניות השעונים, במחוג השניות אין יותר מדי מה לחדש. בחדשנות אנחנו כמובן לא מתכוונים למיקום שלו בשעה 3 במקום בשעה 6 או 9 או לתת לו צורת ברק כמו בשעון המילגאוס של רולקס.

אבל הגורו בדק ומצא את אחת הדוגמאות הבודדות לחברות שמחדשות במחוג השניות, או ליתר דיוק – בתצוגת השניות. מדובר בשעון מבית יגר לה-קולטרה, החברה שנקראת גם “יצרנית השעונים של יצרני השעונים” – ביטוי שנשמע הרבה יותר טוב באנגלית כמובן – The Watchmakers Watchmker.

בשעון ה-Composer Extreme World Chronograph של יגר לה-קולטרה, אנחנו יכולים למצוא במקום תצוגת שניות דיסקית מסתובבת, המחולקת לאדום ולבן. הדיסקית הזאת היא למעשה מחוג השניות של השעון. מן הסתם קריאת השניות באמצעותה לא נוחה, כך שנשאלת השאלה למה בחרה יגר לה-קולטרה בתצורה המוזרה הזאת? התשובה פשוטה ונתקלנו בה כבר בכתבה שלנו. הדיסקית הזאת משמשת בעיקר כמעין “מחוון פעילות” (Operating Indicator). כלומר – אם אנחנו מסתכלים על השעון ורואים את הדיסקית מסתובבת, אנחנו יכולים לדעת שהשעון, או ליתר דיוק המנגנון, עדיין עובד. במנגנון עובד אנחנו מתכוונים כמובן למנגנון שהקפיץ בו עדיין מתוח ומספק רזרבת כוח.

את השימוש בדיסקית לתצוגת שניות ראינו גם אצל יצרניות אחרות, כמו המילטון למשל בשעון ה-X-COPTER שלה. אבל שם הדיסקית למעשה מחליפה מחוג שניות, כשהדיסקית מצביעה על סקלת שניות חיצונית.

לסיכום

נושא הכתבה שלנו הוא מהדוגמאות הנפלאות לקסם של עולם השעונים. מחוג השניות הוא רכיב פשוט – לכאורה, שסביר להניח שרובנו לא מקדישים לו מחשבה רבה. אבל ככל שאנחנו מתעמקים וקוראים עליו, אנחנו מגלים כמה הוא מורכב. אנחנו מגלים עד כמה הוא קשה לביצוע וכמה שכלולים ופיתוחים עומדים מאחוריו לאורך השנים. אז בפעם הבאה שאתם מעיפים מבט בלוח השעון שלכם לקרוא את השעה, תקדישו עוד מאית שניה להביט במחוג השניות שלכם. אנחנו מקווים שאחרי שקראתם את הכתבה הזאת, תעריכו אותו קצת יותר…