горизонтальные солнечные часы

Формула изобретения

1. Горизонтальные солнечные часы, содержащие гномон с прямолинейной гранью, полое основание с возможностью размещения в нем гномона, средство шарнирного соединения гномона с основанием, на одной из сторон основания размещен циферблат и выполнен сквозной вырез для гномона, отличающиеся тем, что гномон выполнен в виде квадранта, средство шарнирного соединения гномона с основанием включает ось вращения квадранта, часы снабжены фиксатором углового положения гномона.

2. Часы по п.1, отличающиеся тем, что фиксатор положения гномона совмещен с дополнительно введенной шкалой значений географических широт.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к приборам для определения времени по солнцу.

Преимущественная область использования изобретения на открытых астрономических площадках школ, планетариев, а также путешественниками, переезжающими в меридианальном направлении, а также в качестве сувенира.

Уровень техники представлен следующими аналогами.

Первый аналог. Известны горизонтальные солнечные часы, содержащие циферблат, гомон с прямолинейной гранью, причем величина угла наклона грани к циферблату равна значению географической широты места измерения времени, объемное основание со стороной для размещения циферблата /см. Б.Радченко, Московские солнечные часы, журнал "Собеседник", 1986, 9, c.55-58, рис.2 "Солнечные часы, установленные в Московском планетарии на астрономической площадке"/.

Второй аналог. Совокупность признаков такая же, как в первом аналоге. Устройство прибора основано на том, что солнце в различных широтах находится в определенное время под различными углами. (следовательно, эти углы будут зависеть от широты места, а потому их следует для каждой точки земного шара вычислить по формуле:

tg = tgAsin

где g- искомый угол для определения часа,

A истинное солнечное время, выраженное в градусах /I ч 15^o/,

-широта места в градусах. /А.Д.Сысоев, 100 наглядных пособий и приборов по географии, Челябинское книжное издательство, 1965, стр.131-132/.

Третий аналог-прототип. Известны горизонтальные солнечные часы, содержащие циферблат, гномон с прямолинейной гранью, причем величина угла наклона грани к циферблату в рабочем положении гномона равна значению географической широты места измерения времени, объемное основание с полостью для гномона, находящегося в нерабочем положении, и стороной основания для размещения циферблата, вырез в этой стороне основания и циферблате для гномона, средство шарнирного соединения гномона с основанием /см. описание изобретения к патенту США N 3829980, кл. G 04 В 49/02, 1974/, опубликованного в 1974 г/. Основание выполнено в виде цилиндра, верх которого служит для размещения циферблата. Использовано шарнирное соединение типа стержень-отверстие, где стержнем служит утолщенная сторона гномона, а отверстием вырез в верхней и в боковой части цилиндра. Гномон может занимать два положения над цилиндром, будучи вставлен в вырез в верхней части, или внутри цилиндра.

Причинами, препятствующими получению требуемого технического результата, является фиксированное значение угла наклона грани гномона и своему основанию для каждой географической широты места нужен свой гном /и свой циферблат/.

При осуществлении изобретения может быть получен следующий технический результат снижение материалоемкости за счет унифицированного гномона, пригодного для всех широт при изготовлении партии часов.

Этот технический результат достигается тем, что в известных горизонтальных солнечных часах, содержащих циферблат, гномон с прямолинейной гранью, причем величина угла наклона грани к циферблату в рабочем положении гномона равна значению географической широты места измерения времени, объемное основание с полостью для гномона, находящегося в нерабочем положении, и стороной основания для размещения циферблата, вырез в этой стороне основания и циферблате для гномона, средство шарнирного соединения гномона с основанием, дополнительно выполнено следующее: гномон выполнен в виде квадранта, средство шарнирного соединения гномона с основанием включает ось вращения квадранта, часы снабжены фиксатором углового положения квадранта.

Этот же результат достигается тем, что фиксатор положения гномона совмещен с транспортирной шкалой значений географических широт.

Причинно-следственная связь между совокупностью существенных признаков заявляемого изобретения и достигаемого технического результата состоит в следующем: выполнение гномона в виде квадранта, одна грань которого служит для образования контура тени, поворачиваемого на своей оси вращения, причем лишняя часть гномона остается внутри основания, а угловое положение гномона фиксируется фиксатором положения, позволяет изготовлять один гномон, одно основание, один фиксатор положения гномона для любых географических широт: изменяется с переходом на другую широту только циферблат. Это позволяет экономить материал и увеличивает степень унификации.

Изобретение поясняется описанием примера его использования, подтверждающим возможность промышленного применения изобретения с получением указанного технического результата, со ссылками на позиции чертежа, на котором изображено:

на фиг. 1 упрощенный общий вид в плане горизонтальных солнечных часов в транспортном положении, циферблат условно выполнен для широты 55^o10"/для Челябинска/, на фиг. 2 сечение по А-А на фиг.1, на фиг.3 аксонометрическое изображение часов с фиг.1 в рабочем положении гномона.

Горизонтальные солнечные часы содержат /см. фиг.1/ циферблат 1, гномон 2 /обведен на фиг.1 пунктиром, так как в прототипе выполнен иначе, см. также фиг. 2/ с прямолинейной гранью 3, причем /см. фиг.3/ величина угла наклона грани 3 к циферблату 1 в рабочем положении гномона равна значению географической широты места измерения времени, объемное /см. фиг.1 и 3/ основание 4 с полостью 5 для гномона, находящегося в нерабочем положении и стороной 6 основания 4 для размещения циферблата 1, вырез 7 в этой стороне основания и циферблата 1 для гномона 2, средство 8 шарнирного соединения гномона с основанием 4 /обведено на фиг.1 и 3 пунктиром, т.е. оно выполнено иначе, чем в прототипе/.

Новыми признаками являются следующие.

Гномон 2 выполнен /см. фиг.2 и 3/ в виде квадранта 9, средство 8 шарнирного соединения гномона с основанием включает /см. фиг.1-3/ ось 10 вращения квадранта, часы снабжены /см. фиг.3/ фиксатором 11 углового положения гномона 2 /обведен пунктиром/, совмещенным с транспортной шкалой 12 значений географических широт.

Приведем описание изображенного на фигурах.

На фиг.1 показано, что горизонтальные солнечные часы содержат циферблат 1, расположенный на стороне 6 объемного основания 4, в примере использования изобретения в виде параллелепипеда, вырез 7 в основании, в котором размещен гномон 2 / обведен пунктиром/ в виде квадранта 9, жестко посаженного на ось вращения 10, закрепленную на основании 4 с помощью хомутов 13, вынесенных за пределы циферблата 1. С одной стороны ось 10 заканчивается рихтованной головкой 14, с другой рычагом 15 фиксатора 11 углового положения гномона, на котором установлен стопорный винт 16. Рычаг 15 в положении, когда гномон - квадрант 9 утоплен в прорези 7 и его грань 3 совпадает с плоскостью 17 циферблата, не перпендикулярен плоскости 17 /и плоскости чертежа/. На внешней поверхности 17 циферблата 1 нанесены цифры часов и линии 18, идущие от цифр к проекции геометрического центра 19 гномона-квадранта на поверхности 17.

На фиг.2 показано, что гномон 2 выполнен в виде квадранта 9, жестко посаженного на ось вращения 10, причем геометрические: ось 20 объемной оси 10 совпадает с центром 19 гномона и они оба расположены на внешней поверхности 17 циферблата. Квадрант 9 показан в транспортном положении утопленным в вырезе 7.

На фиг.3 на аксонометрическом изображении горизонтальных солнечных часов в рабочем положении для широты г-Челябинска (угол = 5510) видно, что часы содержат циферблат 1, расположенный на стороне 6 объемного основания 4, вырез 7 в основании 4 и циферблате 1, в котором поворотно расположен гномон 2 в виде квадранта 9, с прямолинейной гранью 3, величина угла 2 наклона грани 3 к циферблату 1 равна значению географической широты места намерения времени, в данном случае = 5510 для г. Челябинска и шкала циферблата выполнена для этой же широты. Через геометрический центр 19 квадранта проходит геометрическая ось 20 вращения объемной оси 10, причем ось 20 расположена в плоскости 17 циферблата 1. Ось 10 закреплена на основании 4 хомутами 13, вынесенными за пределы циферблата. С одной стороны ось 10 заканчивается рихтованной головкой 14, а с другой рычагом 15 фиксатора 11 /обведен пунктиром/ углового положения гномона.

На рычаге 11 установлен стопорный винт 16, рычаг снабжен стрелкой 21 и боковая сторона 22 основания 4 снабжена транспортирной шкалой 12 значений географических широт мест измерения времени. Если через геометрическую ось вращения 20 провести две плоскости 23, в которой находится грань 3 квадранта, и плоскость 24, в которой находится продольная ось 25 рычага 15, то между этими плоскостями будет угол , величина которого превышает значение 90^o. Это сделано для того, чтобы при значениях угла b, близких к 90^o, рычаг 15 со стопорным винтом 16 не выходил бы за уровень циферблата, а транспортирная шкала 12 могла бы иметь значения от 0 до 90^o.

Возможны и другие варианты использования изобретения, не выходящие за пределы формулы изобретения. Например, ось 10 может быть закреплена неподвижно, а квадрант 9 соединен с осью через отверстие в своем теле. В этом случае фиксатор 11 углового положения гномона-квадранта должен быть выполнен иначе, например, в виде У-образного конца выреза 7 / или подпружиненной накладки на корпусе с тем же вырезом/, в котором квадрант 9 может быть перемещен с преодолением сил трения. Транспортирная шкала при этом варианте нанесена на квадрант. Квадрант должен иметь приспособление для извлечения из выреза 7.

Горизонтальными солнечными часами пользуются следующим образом. По известной географической широте места измерения времени выбирают или изготавливают самостоятельно циферблат часов, углы часовых линий от центра до заданного чай по отношению к центральной полуденной линии откладываются влево и вправо, а их значения подсчитываются по формуле:

tg = tgAsin

где g искомый угол для определения часа;

А истинное солнечное время, выраженное в градусах /1 час 15^o/,

v- географическая широта места измерения времени в градусах.

Затем делают в циферблате вырез 7 и устанавливают циферблат 1 на сторону 6 основания 4 так, чтобы цифра 12 находилась у края выреза, противоположного оси 10. Затем переводят гномон 2 в рабочее положение, для чего немного отворачивают винт 16, одной рукой вращают головку 14, а другой поворачивают рычаг 15 на требуемую величину угла, значение которого отсчитывают на шкале 12 по стрелке 21. Затем устанавливают основание 4 в положение, при котором:

1/ линия центр 19 отметка 12 часов направлена с юга на север, цифра 12 расположена на северной стороне;

2/ плоскость 17 циферблата горизонтальна;

3/ часы установлены на незатемненном месте.

При этих условиях тень от квадранта 9 гномона 2, ограниченная его прямолинейной гранью, будет перемещаться по циферблату, поочередно пересекая линии и совпадая с ними соответствующих часов на циферблате.

При использовании изобретения достигается следующий технический результат при переходе с одного места на другое с различными географическими широтами не нужно менять гномоны достаточно изменить угол наклона квадранта и плоскости циферблата и сменить циферблат. Этим достигается экономия материала. Если бы это изобретение было известно в конце ХVIII века, когда каждый губернский город получал солнечные часы, изготовленные для географической широты, соответствующей месту расположения главного города этой административно-территориальной единицы, то технология изготовления этих часов была бы упрощена все гномоны изготовлялись бы одинаковыми, и часы отличались бы только циферблатом.