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Certains sujets sont si spécifiques qu'ils sont rarement mentionnés, même dans l'industrie horlogère. Nous aimerions mettre en lumière l'un de ces sujets : les montres à résonance. Le principe de la résonance est essentiel pour les montres et constitue la base du fonctionnement cohérent d'une montre. Cependant, les montres à résonance elles-mêmes sont encore rares aujourd'hui.



L'histoire des montres à résonance


Le phénomène des horloges à résonance et à pendule

Les montres à résonance sont une tendance relativement nouvelle dans la Haute Horlogerie. Le principe, cependant, remonte aux horloges à balancier. Au 17ème siècle, Christiaan Huygens, un scientifique néerlandais et inventeur de l'horloge à balancier, a remarqué que deux balanciers oscillent toujours dans des directions exactement opposées en une demi-heure, quelle que soit leur position initiale. À cette époque, cependant, Huygens ne disposait pas des moyens mathématiques nécessaires pour enregistrer cette découverte ou pour étudier de plus près le phénomène de résonance.

Ce n'est qu'au XIXe siècle qu'un des horlogers les plus influents, Abraham-Louis Breguet, a commencé à utiliser systématiquement la résonance. En faisant toujours osciller les pendules en sens inverse, un pendule corrige les inexactitudesde l'autre, augmentant ainsi la précision de l'horloge. Lorsque les deux pendules se déplacent dans des directions opposées, ce mouvement est dit déphasé. Au XVIIIe siècle, Antide Janvier, un horloger français devenu célèbre pour ses complications, avait déjà commencé à expérimenter des pendules frappant en phase. Il fabriquait deux mouvements différents avec deux balanciers et les fixait au même dispositif. Comme il l'a correctement supposé, les pendules absorbaient la perte d'énergie mutuelle et oscillaient à la même fréquence.


Christiaan Huygens, inventeur de l'horloge à balancierCHRISTIAAN HUYGENS



Comment fonctionnent les montres à résonance ?


Pour comprendre les montres à résonance, il faut avoir une certaine affinité avec la physique. C'est parfois l'une des raisons pour lesquelles, même aujourd'hui, elles ne sont produites que ponctuellement.

Lorsque nous parlons de résonance, nous parlons principalement du transfert physique d'énergie par le biais de vibrations. Graphiquement, celles-ci sont généralement représentées par des ondes - avec une crête, une valeur de référence et un creux. Le potentiel énergétique est à son maximum au niveau de la crête. Après une crête, il cesse de croître et revient à la valeur de référence où l'onde a commencé. C'est là que les vibrations importantes pour la résonance sont générées. Les ondes diffèrent en amplitude et en phase. Lorsque deux ondes se rencontrent, elles réagissent toujours de l'une de ces quatre façons : interférence constructive, interférence destructive, superposition et réflexion. Cependant, seules l'interférence constructive et la réflexion sont importantes pour la résonance et seront abordées plus en détail ici.


Interférence constructive

L'interférence constructive fait référence aux cas où les ondes ont la même longueur d'onde et la même fréquence. La longueur d'onde décrit la longueur réelle de l'onde et la fréquence se réfère à la longueur d'une onde par rapport au temps. L'énergie de l'onde augmente avec l'interférence constructive, ce qui se traduit par une croissance des pics et des creux.

Dans la pratique, il est possible de l'observer en poussant une balançoire. Lorsqu'une balançoire se déplace, l'amplitude diminue progressivement jusqu'à ce que la balançoire s'arrête finalement à nouveau. Cependant, si le swing est poussé régulièrement, l'amplitude peut être maintenue ou même augmentée. C'est ainsi qu'une interférence constructive est appliquée au balancement.

La résonance est à la base de toute montre mécanique, car ce principe garantit que le balancier et le spiral oscillent à la même fréquence. Le balancier reçoit une impulsion régulière et chronométrée qui augmente son amplitude et la fréquence de résonance de la montre La fréquence de résonance décrit la fréquence naturelle à laquelle un objet vibre le plus naturellement. Elle se situe généralement entre 2,5 et 5 Hz dans les montres.


La magie des effets de réflexion

La résonance fondamentale d'une montre peut être décrite par le biais d'une interférence constructive. Cependant, elle n'explique pas encore pourquoi deux pendules oscillent en phase ou hors phase et augmentent par conséquent la précision de la montre. C'est là que la réflexion entre en jeu.

La plupart des montres à résonance modernes fonctionnent avec deux mouvements, qui ont leur propre balancier et leur propre spiral. Comme expliqué précédemment, chacun de ces mouvements a sa propre résonance. Nous allons maintenant expliquer comment la résonance influence d'autres systèmes de résonance par le biais de la réflexion.

Pour simplifier ce principe, imaginons une corde tendue attachée à un poteau, qui est pivotée une fois. La corde forme une crête de vague qui glisse jusqu'à l'extrémité de la corde. Cependant, celle-ci ne disparaît pas immédiatement à la fin. Une fois que l'extrémité de la corde est atteinte et que la corde heurte le poteau, le recul crée un creux d'onde court qui dérive dans la direction initiale avant de s'aplatir et la corde s'immobilise. Ce recul est un exemple de la réflexion d'une onde unique à une extrémité fixe.

Naturellement, il y a aussi une réflexion en vrac. Pour cela, imaginez une corde tenue par deux personnes avec une à chaque extrémité. Maintenant, les deux côtés commencent à faire pivoter la corde. Le reflet se produit au bout de la corde. Si les deux s'arrêtent simplement, personne ne sera déséquilibré par l'élan de la vague. Au contraire : l'un des individus absorbera une partie de l'énergie de la vague avant qu'elle ne soit réfléchie vers le partenaire.

Les montres à résonance modernes fonctionnent sur le même principe. Chaque fois que le balancier atteint son point culminant, il libère une petite partie de l'énergie sous forme de vibration, sous forme d'une onde, à l'autre balancier. L'onde atteint l'autre balancier et est réfléchie. Cependant, le balancier absorbe une partie de l'énergie, ce qui modifie lentement l'oscillation de ce balancier.



Top 3 des montres à résonance


Comme pas plus de trois modèles ont été conçus au cours des dernières décennies, il est important de noter qu'une montre à résonance n'est pas conçue de manière désinvolte, mais nécessite des années de préparation et de recherche C'est probablement la source de la fascination pour ce type de montre. Contrairement à d'autres types de montres comme le tourbillon, il n'y a guère de tendances ou de méthodes établies en matière de montres à résonance. Pour ces trois modèles, la question a été posée de savoir comment faire sonner la montre au mieux - mais une approche différente a été développée pour chaque montre.


F.P. Journe Chronomètre à Résonance

La première montre-bracelet à résonance

Dès 1983, François-Paul Journe s'est essayé sur une montre à résonance au format de poche. La première tentative échoue, mais son ambition est éveillée. Il lui faudra environ 15 ans de recherche et développement avant de pouvoir lancer son Chronomètre à Résonance en 2000 : la première montre-bracelet à résonance.


F.P. Journe Chronomètre à Résonance Calibre 1499.3 montre à raisonnance sur fond noirPhoto: F.P. Journe 


Depuis lors, le modèle a déjà une histoire remarquable. De 2000 à 2004, le mouvement était encore produit en laiton avant de passer à l'or rose. En 2008, le cadran symétrique a été abandonné et l'édition exclusive Black Label a été lancée. Ce modèle est uniquement disponible en exclusivité dans les neuf boutiques du monde entier. Seuls ceux qui possèdent déjà une F.P. Journe peuvent commander une Black Label. Toutefois, chaque boutique ne peut produire plus de deux montres Black Label par an. Une édition spéciale limitée à partir de 2019 célèbre le 20e anniversaire de la montre. Après cela, il est prévu d'arrêter la série, ce qui garantira la stabilité de la valeur du modèle.

Journe a résolu techniquement la question de la résonance en construisant deux balanciers très proches l'un de l'autre sur le même plateau principal. Le calibre 1499 est équipé de trains d'engrenages séparés. Mais comme la vibration doit traverser toute la plaque principale, le transfert d'énergie est si faible que l'effet de résonance est très minime. Il faut donc dix minutes avant que les balanciers ne se mettent en phase. Les mouvements doivent également être réglés chaque jour à cinq secondes d'intervalle pour que les balanciers oscillent de manière optimale.


Haldimann H2 Flying Resonance

Une solution de poids plume

Beat Haldimann a également étudié la montre à résonance en 2005, mais a choisi une approche totalement nouvelle. Il s'est rendu compte que l'énergie de l'approche de Journes mettait trop de temps à traverser le métal de la platine principale et il a donc décidé de faire voler les balanciers au-dessus du cadran dans un tourbillon. Cependant, cela signifiait également qu'il ne pouvait pas compter sur l'effet de réflexion. Sa solution fut un ressort qui reliait les deux balanciers, entraînant ainsi conjointement un mouvement. En pratique, cela conduit à un transfert d'énergie très direct. La fréquence de la montre est ici réglée en modifiant légèrement la longueur du ressort par la poussée et la traction des balanciers.


Haldimann H2 Flying Resonance montre à raisonnance sur fond grisPhoto: Haldimann


Résonance de la force miroir d'Armin Strom

Amélioration de la précision et de l'exactitude

En 2016, Armin Strom a tenté une symbiose entre les approches de F. P. Journe et de Beat Haldimann. Comme F. P. Journe, la Mirrored Force Resonance a deux roues, mais les fait tourner dans des directions opposées. Comme Haldimann, elles sont également reliées par un ressort, qu'Armin Strom a développé exclusivement par lui-même. Sa forme est si complexe qu'il a fallu deux ans à Claude Geisler, le directeur technique d'Armin Strom, pour le concevoir. Il est plus long et plus solide que le ressort de Haldimann et est monté rigidement en fin de production.

Ce ressort d'embrayage est construit de telle manière qu'il possède deux porte-blocs flottants en spirale, qui se trouvent à environ un tiers de chaque extrémité du ressort. Les blocs en spirale sont les supports extérieurs des ressorts en spirale qui sont reliés à ces supports. Les ressorts en spirale des balanciers transmettent les vibrations via le ressort d'embrayage jusqu'à ce qu'ils oscillent à 180° en antiphase. Cette conception garantit que le ressort d'embrayage oscille de lui-même, compensant ainsi les balanciers de manière encore plus rapide et précise. Contrairement aux deux autres modèles, les deux mouvements n'ont pas besoin d'être réglés à cinq secondes près chaque jour pour osciller.


Armin Strom Mirrored Force Resonance montre sur un fond noirPhoto: Armin Strom



L'avenir des montres à résonance


Il est assez peu probable que la montre à résonance dépasse un jour son statut exotique. La conception de ces modèles prend trop de temps et il est trop difficile d'amener le sujet de la résonance aux porteurs de montres. Il est probable que ce sujet restera à jamais un sujet pour les passionnés qui apprécient la technologie et la planification qui entrent dans la composition de ces modèles, et qui sont également prêts à entretenir les montres en conséquence et à les remonter tous les jours.