Brevet FR2618232A1 — publié le 19890120

DISPOSITIF REGLABLE DE CADRAN SOLAIRE EQUATORIAL CYLINDRIQUE AVEC STYLE FILIFORME COMPORTANT UN REPERE PERMETTANT DE SUIVRE LES VARIATIONS DE LA DECLINAISON DU SOLEIL De par sa conception et ses réglages il peut ètre utilisé sur la totalité du globe,de l'équateur jusqu'aux pôles,en donnant l'heure légale de chaque pays. Dans les dispositifs connus de cadrans solaires équatoriaux cylindriques,aucun moyen n'est prévu pour tenir compte des variations de l'équation du temps,variations importantes atteignant presque trente minutes. L'évolution de l'équation du temps - se traduisant par une avance ou un retard de l'heure par rapport à l'heure moyenne - est liée aux variations de l'angle de déclinaison du soleil au cours de l'année Mon invention consiste en un dispositif permettant la connaissance de ces variations. Pour illustrer l'appareil sont joint les dessins ci-dessous : L'appareil entier en perspective : dessin n I Seulement l'ensemble cadran-cadre porte fil -De profil,dessin n02 -En plan --- n 3 -De face --- n04 Variation de l'orientation et du profil du cadran suivant les latitudes --- n 5 1105 Seulement la partie du cadran contenant le dispositif de réglage selon l'équation du temps. (avec 2 moyens différents)... --- n 6 (Ces dessins sont donnés à titre d'exemples non limitatifs d'une des formés de réalisation de l'objet de l'invention) DESCRIPTION DE L'ENSEMBLE CADRAN - CADRE PORTE STYLE. Le style est constitué par un fil ('1) tendu entre les 2 extrémités des branches dti cadre (2)ayant la forme d'un rectangle à 3 cotés. Le fïl-style comporte en son milieu un repère qui peut ètre une petite boule ou tout autre relief. (3) Sur la pièce du cadre à 3 cotés correspondant à la longueur,qui est parrallèle au fil-style,enson milieu, est fié un berceau (4)cylindrique qui constitue le support du cadran mobile (5) Ce cadran,qui peut glisser sur son berceau,est constitué par une bande cylindrique très rigide ayant pour centre le fil-style. La largeur de cette bande est donnée par l'amplitude de la variation de l'anle de la déclinaison du soleil de part et d'autre de ltéquine au cours de l'année.En effet,l'ombre d'u repère(3) se projette sur la bande-écran au milieu à l'équinoxe,en bas suivant un angle de 23037 au solstice d'été et en haut suivant le mème angle au solstice d'hiver.L'angle total est de 23037- X 2 =46,74.Cela permet de connai: la largeur minimum de la bande-cadran,soit,après calcul, le rayon dU cylindre multiplié par un còëfficient de 0,86. En longueur,la bande-écran cylindrique formera un cercle- complet au pôles,étant horizontale et. le style vertical. A l'équateur elle ne formera qu'un demi-cercle en position vertiale,le style étant horizontal. En allant de l'équateur vers les p8les-,la tranche avant de ce demi-cercle est toujours située dans un plan horizontal comprenant le repère(3) fixé au milieu du fil-style (dessin n 5) Une inclinaison correcte de cette tranche avant suivant le degré de latitude permet la reception du rayon solaire dés l'aube et jusq'au crépuscule. Cependant un même profil de cadran peut servir pour une tranche de 100 de latitude. La largeur de la bande-écran permet de connaitre la longueur de la pièce du cadre(2)au milieu de laquelle elre est fixé.De partet d'autr de la bande la dimension de la pièce doit correspondre à l'angle de déclinaison maximum du soleil soit 23 37 arrondi à 250par rapport à l'extrémité de la branche supportant le style ,de chaque cotés chaque branche dott ètre suffisament longue pour que le fil-style(1) soit placé exactement au centre du cylindre formé par la bande--cadi mobile(5) Le cadran est gradué verticalement pour les heures(et par 5 minute par des lignes à écartement régulier,l'écart entre chaque heure COI respondant à un angle de 15,0 par rapport au lieu du style (6). Il est aussi gradué horizontalement par des lignes correspondant aux 1er,10 et 20 de chaque mois.Cctte graduation horizontale est permise par l'existence du repère(3) dont l'ombre projetée sur l'éx varie verticalement suivant la déclinaison du soleil au cours de l'année (voir dessin nO 6) L'existence de ces lignes horizontales indiquant les décades de 1TZ née permet de connaitre l'avance ou le retard du soleil par rappor à l'heure moyenne suivant ltéquation du temps. L'ombre du repère(3) parcourt verticalement le cadran(2) de bas en haut du 14 juin au 25 décembre et inversement.Ce parcours ne suit pas une simple ligne verticalesil s'écarte de part et d'autre de la verticale moyenne d'une quantité constament variable.Le dessin de ce parcours- ressemble à un "8'"(qui n'a rien de symétrique)-voir le dessin n06,coté gauche. REGLAGE DE L'APPAREIL L'inclinaison verticale et l'orientation horizontale de l'ensemble cadre-cadran-style peuvent ètre assurées par divers moyens. Un appareil complet est décrit,en perspective,sur le dessin n01 L'inclinaison verticale pour adaptation à la latitude,variable sur 90 ,est réalisée par glissement du cadre(2),fait en cornières,sur les branches verticale et horizontale du support(8) fait en cornières légèrement moins larges.Le blocage se fait par le bouton-vis(9). L'orientation horizontale pour adaptation à la longitude se fait parrotation du support(8) sur la pièce de fixation au mur(iO)-qui sert en plus à corriger l"écart existant entre l'orientation réelle du mur et l'orientation plein sud que doit avoir le cadran. Le positionnement de l'appareil1 lors de son installation,doit ètre fait avec une exactitude parfaite.s'il est posé sur une surface proche de l'horizontale,Une horizontalité parfaite sera obtenue par par- la manoeuvre des 2 boutons-vis Si l'appareil est fixé sur un mur,il faudraque la pièce dé fixation (10)soit absolument verticale1 Dansles deux cas un controle par niveau à eau precis sera nécessaire. Pour un cadran solaire de grande précision(de l'ordre de la minute) les réglages doivent ètre extrèmement précis., de ce fait ils sont dificillement réalisables en se servant des cadrans numérotés fixés sur l'appareil.Par contre nous verrons plus loin que l'existence du repère(3) constituera une aide capitale pour les deux réglages. Réglages à faire une fois pour toutes. Il convient quand mème de commencer par faire des réglages à l'aide des graduations insaites sur l'appareil.Pour l'inclinaison verticale (14) sur l'une ou l'autre des branches du support.Pour le pilotage horizontal sur le cadran en demi-cercle(71) situé en bas de la piece verticale de fixation au murales degrés- de latitude et longitude du lieu seront donnés par une carte genre I.G.N. Perfectionnement du réglage -En Latitude. Il faut faire coïncider l'ombre portée par le repère avec la ligne du cadran correspondant au jour.Ce sera plus facile ter,10 ou 20 de chaque mois,et plus précis dans les mois du milieu de la bande-cadran où les lignez sont plus écartées. -En Longitude. Le cadran doit ètre orienté plein sud,l'ombre du stylez à midi heure locale étant juste au fond du cadran.On peut déduire ce midi-heure locale du midi heure légale (indiqué par une montre) en tenant compte de l'écart en longitude du lieu par rapport au méridien choisi par le Pays pour son heure légale.On transforme ces degrés en minutes à raison de 4 minutes pour un dedré.la ligne verticale correspondant au midi légal (en franc 13 ou 14 heures) sera située d'un coté ou de l'autre de la ligne centale du midi-local avec l'écart correspondant en minutes minute = 1/720 de la demicirconférence du cadran. Pour faire la mème opération de contrôle et d'ajustement par ltempla cement effectif de l'ombre du style à l'heure juste indiquée par une montfe,qu'on a faite pour la latitude avec le jour,il faut tenir compte de l'équation du temps et de l'écart par rapport à l'heure moyenne qui en résulte pour le jour du réglage. Pour celà on se sert duSegment pour l'équation du temps(12).Il est constitué par un segment de cadran d'une largeur suffisante pour contenir le "8" précédement expliqué,soit environ 40 minutes,réalisé en une matière plastique transparente.Ce segment,légèrement plus grand que le cadran mobile peut ètre fixé sur le berceau et immobili sé par le bouton-vis(15).Il est conçu pour laisser coulisser librement le cadran mobile tout en étant devant celui-ci. Dans un premier temps placer et immobiliser le segment de façonà ce que sa ligne verticale coricide avec le centre du cadran. quand la montre indique l'heure(légale) correspondant à midi-heure locale (ce qui a été calculé précédemment),l'ombre dÙ repère doit ètre sur la ligne du "8" de la saison. Si ce n'est pas le cas,parfaj le réglage par la rotation de l'ensemble cadre-a3ran-style. a parti de cet ultime réglage,on est sûr que le centre du cadran est bien orienté plein sud. L'écart en minutes entre midi local et légal étant connu,on connaitz l'emplacement du midi légal moyen par rapport au midi local situé au centre du cadran. Il faudra alors déplacer le segment pour I'éaa- tion du temps de façon à ce que la ligne verticale centale de ce segment concile avec cet emplacement et l'immobiliser une dernière fois à l'aide du bouton-vis(13). Tous les réglages pour l'adaptation au lieu sont maintenant terminés et la bande cadran n'ayant pas encore coulissé,ses deux cotés sont bien resté symétriques,ce qui est indispensable pour la reception des premiers et des derniers' rayons du soleil. Désormais le seul réglage sera celui provenant des variations de l'équation du temps. Pour que la position symétrique du cadran soit bien conservée,les inscriptions ne peuvent pas ètre faites directement sur le cadran. Les tracés:lignes-verticale des heures (et 5 minutes) et horizontales des décades sont réalisés sur une bande indépendante en matière assez souple,dimensionnellement stable,blanche,sur une longueur plus grande que le cadran,si possible auto-collante.Cette bande sera collée sur la bande-cadran de façon à ceque sa ligne de midi (13 et 14 heures en france) coîncíde avec la ligne verticale centrale du Segrisat pour l'équation du temps déjà fixé au berceau.Eventuellement il est d'ailleurs possible de fixer ce segment en face n'importe quelle heure pourvu qu'elle soitr visible au solstice d'hiver. Les parties de la bande collée dépassant de chaque cotés du cadran mobile seront découpées. Par la suite,le cadran mobile jusqu'alors resté bien au centre coulis- sera pour suivre les variations de l'équation du temps. ce réglage peut ètre fait,à n'importe quel moment de la journée, en faisnt coulisser le cadran mobile de façon à ce que la ligne- d "8" (de la saison) du Segment pour l'équation du temps cotncide avec l'inter- section de la ligne d'heure de référence sur le cadran et la ligne horizontale correspondant au jour de l'année et qui est définié par l'ombre du repère. Le dessin n06i à droite,illustre le Segment pour l'équation du temps sur le cadran.A gauche est illustrée une autre méthode de réglage permettant de remplacer le Segment par 'un simple fil. Dans ce cas le cadran lui-mème doit comporter,sur l'heure de référence un tracé du'!8n,mais inversé latéralement. Le réglage consiste alors à faire coïncider avec le fil l'intersection de la ligne du "8" avec la lignehorizontale du jour et définie par l'ombre du repère. REVENDICATIOS I) Dispositif,sur un cadran solaire équatorial cylindrique orientable horizontalement et verticalement,pour connaitre les heures légales avec une précision d'une minute,dulever au coucher du soleil,sur tous les points du globe,caractérisé en c-e qu'il comporte au centre du cylindre un style composé d'uxile fil (1) tendu entre les 2 branches d'un eadre(2).Au milieu de ce fil est fixé un repère(3) en relief.L'ombre projetée sur le cadran(5) par le fil est suSlisament mince pour distinguer une minute.L'ombre formée par le repère(5) varie verticalement chaque jour suivant la déclinaison du soleil,cequi permet de connaitre les dates. La hauteur du cadran(5) doit être-suffisante pour contenir la totalité de la variation de la déclinaison du soleil,le sommet de l'angle de déclinaison étant le repère(3) 2)Dispositir,suivant la revendication n 1,caractérisé en ce que le cadran(5),bien que devant indiquer l'heure légale ,est cependant orienté au plein sud du lieu ou il est placé;la bande imprimée comprenant les lignes des heures et des mois,indépendante du cadra est collée sur celui-ci à l'endroit qui convient pour donner l'heure légale. 3) Dispositif,suivant la revenvendication n01, caractérisé en ce que le cylindre-cadran (5) est découpé de chaque cotés suivant une ligne située dans le plan horizontal passant par le repère (3 celà n'étant possible qu'en ayant respecté la revendication n02 Ce dispositif permet la reception des rayons du soleil dès son lever et jusqu'à son coucher, et de n'avoir pas d'interuptions aux equinoxes 4) Dispositif,suivant la revendication n1,caractérisé par la possibilité de rotation du cadran cZlindrique(5),qui repose sur le berceau fixe(4),dans le but de pouvoir continuellement ajuster sa position suivant les variations de l'équation du temI 5) Dispositif,suivant la revendication ne4,caractérisé en ce qu' comporte un segment de cadran transparent(12)destiné à guider la rotation du cadran mobile(5).La ligne décrivant l'évolution de l'équation du temps,en forme de"8" de part et d'autre d'une ligne verticale représentant l'heure moyenne, y est inscite. Ce segment placé devant et au ras du cadran est fixé cependant sur le berceau fixe(4) en tenant compte,pour une heure donnée proche du centre du cadran,de ltécart en longitude avec le méridien de référence,et de l'écart suivant l'équation du temps correspondant au jour de la fixation.Pour celà il faut que l'intersection de la ligne horizontale contenant le repère(3) et la branche du"8" correqDndant à la saison soit mise en coincidence avec la ligne verticale de l'heure du moment et qu doit ètre celle choisie pour servir ensuite d'heure de référenc 6) Dispositif additionnel réalisant la revendication n05 par un moyen différent. Le segment (12) est remplacé par un fil corres pondant à l'heure moyenne,passant devant le cadran mais fixé au berceau(4).Le "8" est dessiné directement sur le cadran autour de- l'heure choisie,mais inversé latéralement. Le réglage consi te à faire coinc-ider l'intersection dde la branche du "8" et de la ligne horizontale contenant le repère avec la ligne vertical de l'heure choisie comme référence