Brevet FR2695241A1 — publié le 19940304

L'invention concerne un appareil mécanique pour représenter les mouvements relatifs des planètes autour du soleil. Pour simplifier, cet appareil sera par la suite désigné comme étant un "appareil planétaire". Un but de l'invention est de fournir un appareil planétaire de construction simple et robuste permettant de visualiser les positions respectives des planètes à tout moment d'une période s'étendant sur plusieurs dizaines d'années, avec une précision correcte, suffisante pour l'utilisation de l'appareil comme instrument didactique ou ludique. Un autre but de l'invention est de fournir un appareil planétaire qui soit relativement compact et dont les organes mobiles soient protégés par un boîtier laissant apparaître des repères représentant les planètes. L'invention a aussi pour but de fournir un appareil planétaire tel que les mouvements des planètes soient provoqués par une commande manuelle unique. L'invention a encore pour but de fournir un appareil planétaire permettant à son utilisateur de déterminer à tout moment les directions des planètes. L'appareil planétaire de Invention comprend essentiellement un repère fixe représentant le soleil, une pluralité de rotors qui tournent autour d'un axe commun passant par le repère soleil, qui sont munis chacun d'un repère représentant une planète du système solaire et qui comportent chacun une couronne dentée engrenant avec un pignon respectif, des moyens pour régler la position dans le temps du repère de la planète TERRE et des moyens pour commander manuellement la rotation de l'ensemble des pignons. Dans des modes de réalisation préférés, cet appareil présente encore une ou plusieurs des caractéristiques suivantes: - l'un des rotors est un rotor menant apte à être mis en rotation manuellement et qui entraîne en rotation les pignons. - les pignons sont montés sur un arbre commun, - le rotor menant est celui qui porte le repère TERRE, - l'appareil comporte un boîtier fermé par un couvercle rotatif transparent qui entraîne en rotation les pignons, - ledit couvercle est solidaire en rotation du rotor qui porte le repère TERRE, - lesdits rotors tournent dans un espace circonscrit par une couronne centrée sur ledit axe et qui porte des représentations d' étoiles, - l'appareil comporte une graduation circulaire centrée sur ledit axe, cette graduation représentant les jours d'une révolution de la terre autour du soleil, - les rotors sont constitués par des disques à bords rabattus comme des cloches, ayant des diamètres et des ouvertures centrales croissant, permettant de les empiler avec emboîtement, la tranche du bord rabattu de chaque rotor étant munie d'une denture dont le nombre de dents est en rapport avec la durée de révolution de la planète dont le repère est porté par le rotor, et l'appareil comporte un arbre d'entraînement qui est disposé perpendiculairement à la direction d'empilage des rotors et qui porte des pignons, répartis le long de l'arbre et de diamètres décroissants, en prise directement ou indirectement avec les dentures des rotors, - les rotors portent les repères des planètes MERCURE, VENUS, TERRE, MARS, JUPITER, SATURNE et URANUS et ont des diamètres croissant dans l'ordre de ces planètes, tandis que les planètes NEPTUNE et PLUTON sont représentées par des repères fixes et des dates, - les engrenages sont calculés pour que 84 tours du rotor qui porte le repère TERRE fassent tourner d'un seul tour le rotor qui porte le repère URANUS, - le rotor qui porte le repère TERRE est muni d'un cercle horaire qui est centré sur ce repère et qui peut être tourné sur lui-même autour d'un axe parallèle à l'axe de rotation du rotor, - ledit cercle horaire porte également au moins un repère indiquant une direction géographique, - l'un des rotors comporte une graduation en années représentant la période de la planète dont le repère est porté par ce rotor et l'appareil comporte un repère fixe devant lequel défile cette graduation lorsque le rotor tourne, - le rotor qui porte la graduation en années est celui qui porte le repère de la planète URANUS. On décrira ci-après un exemple de réalisation d'un appareil planétaire conforme à l'invention, en référence aux figures du dessin joint sur lequel - la figure 1 est une vue latérale extérieure de l'appareil, - la figure 2 est une vue de dessus de l'appareil, et - la figure 3 est une coupe partielle de l'appareil dans un plan vertical passant par l'axe de rotation commun des rotors et par l'axe de l'arbre d'entraînement commun. La description et les figures feront apparaître d'autres particularités de la présente invention. L'appareil représenté sur les figures comprend un boîtier généralement cylindrique constitué d'un corps inférieur opaque 1 et d'un corps supérieur transparent 2. Dans l'exemple représenté, ces corps sont bombés. Le corps supérieur 2 du boîtier est monté sur le corps inférieur de façon à pouvoir tourner sur lui-même. Dans le corps inférieur 1 du boîtier est logé un support 5 (en plusieurs parties) qui porte une couronne cylindrique 3 centrée sur l'axe du boîtier. La couronne 3, porte sur sa face interne 3a, des représentations des principales étoiles voisines du plan de l'écliptique, comme schématisé pour rexemple sur la figure 3 et, sur sa face externe 3b, une graduation (non visible sur les figures) qui représente les mois et les jours d'une révolution de la terre, et le corps supérieur porte un index 23 qui déflle devant cette graduation lorsque le corps est tourné (figs. 1 et 2). La couronne 3 est solidaire d'un disque horizontal 4 percé d'une fenêtre 4' dont le rôle sera expliqué plus loin. Le support 5 comporte un arbre fixe 6 qui constitue l'axe vertical 7 de l'appareil et qui porte un repère central 8 qui représente le soleil. Ce repère est de préférence lumineux. Le support 5 porte à rotation un arbre horizontal 9 qui est dirigé suivant un axe 10 orthogonal à l'axe 7 et qui peut tourner sur lui-même. Cet arbre porte une série de pignons transversaux A à G dont les diamètres vont en décroissant depuis le pignon A le plus proche de l'axe 7 jusqu'au pignon G qui en est le plus éloigné. Sur l'arbre vertical fixe 6 sont empilés de proche en proche des rotors 11 à 17 en forme de cloches. Le rotor 1 1 comprend une paroi supérieure 1 la en forme de disque qui porte un repère 11' représentant une planète et une paroi latérale 1 lb qui constitue une jupe de révolution dirigée vers le bas et dont la tranche inférieure est munie d'une denture 1 lc dirigée vers le bas et engrenant avec le pignon A de l'arbre horizontal 9. Le repère 11' est par exemple constitué par un petit axe vertical 1 l'a enfiché dans la paroi supérieure 11 et terminé par une boule ll'b. Les autres rotors 12 à 17 ont des structures analogues mais présentent des ouvertures centrales et des diamètres croissants pour pouvoir être enfilés les uns sur les autres de proche en proche et pour pouvoir être entraînés, de proche en proche, par les pignons successifs portés par l'arbre horizontal 9. En tant que de besoin, le support 5 comporte des parties aptes à soutenir les rotors et à les maintenir en position correcte pour pouvoir être entraînés par l'arbre. Les rotors 11 à 17 portent respectivement les repères des planètes MERCURE, VENUS, TERRE, MARS, JUPITER, SATURNE et URANUS. Les nombres de dents des rotors et des pignons sont choisis en fonction des périodes des planètes et des désidérata mécaniques de façon à éviter de devoir utiliser des dents trop fines susceptibles de casser ou difficiles à réaliser avec une précision sufflsante. Dans une réalisation préférée, on détermine le nombre des dents des rotors et des pignons, en sorte que le rapport entre le nombre de dents d'un pignon d'entraînement et le nombre de dents du rotor qu'il entraîne soit sensiblement proportionnel au rapport entre la période de la planète représentée par ce rotor à la période d'une planète servant de référence. Par exemple, si l'on prend pour référence la planète MERCURE, on choisit les nombres de dents r du rotor de VENUS et p du pignon qui entraîne ce rotor, en sorte que le rapport p/r soit approximativement égal au rapport des périodes de VENUS et de MERCURE, soit environ 0,391. Par exemple, on choisit p et r dans la gamme 65/166, 74/189, 83/212, 92/235 et leurs multiples ou sous-multiples. On détermine de façon analogue les nombres des dents des autres rotors et de leurs pignons. Les rotors 11 à 16 sont en prise directement avec les pignons respectifs A à F de l'arbre 9 mais le rotor 17 est entraîné par le pignon G par l'intermédiaire d'une transmission à deux pignons, ceci pour limiter les dimensions de l'appareil. L'un seulement de ces pignons satellites 19 est visible sur la figure 3. Le rotor 13 porte un petit arbre vertical 21 solidaire du couvercle 2 du boîtier en sorte que la rotation du couvercle sur luimême provoque la rotation du rotor 13, et un petit disque horizontal 22 est monté à rotation sur l'arbre 21 à l'extérieur du couvercle, par exemple autour du petit axe 13'a qui porte le repère TERRE 13'b. L'arbre 21, le disque 22 et le repère 13' sont représentés sur la fig. 1 mais ont été omis sur la fig. 3 pour la clarté de la figure. Le disque 22 porte une graduation horaire de 24 heures et une rose des vents sur laquelle on a indiqué l'Est et l'Ouest en correspondance avec les graduations 6 et 18. Des moyens sont prévus pour maintenir le disque 22 dans une position angulaire choisie et réglable. Par exemple, les graduations du disque sont constituées par des tétons 22a et le couvercle comporte un creux 2a apte à venir en prise avec un téton, ou inversement. Le rotor 17 qui porte le repère 17' de la planète URANUS présente une graduation qui défile sous la fenêtre 4' du disque 4 solidaire de la couronne 3 lorsque le rotor tourne et cette graduation indique les années terrestres correspondant exactement ou approximativement à une rotation complète du rotor 17, c'est à dire à la période d'URANUS. Sachant que 84 tours du rotor 13 qui porte le repère TERRE sont nécessaires pour faire effectuer un tour au rotor 17 qui porte le repère URANUS. Le rotor 17 est par exemple gradué en 80 années de 1940 à 2020. Cet appareil est réglé par construction pour correspondre à l'état du ciel à un moment précis, par exemple au premier janvier 1992, à 3 heures du matin (figure 2): on voit notamment JUPITER se coucher à l'Ouest. En faisant tourner le couvercle, dans un sens ou dans l'autre, l'utilisateur provoque une rotation du rotor 13 lié au couvercle et qui porte le repère TERRE et ce rotor fait tourner l'arbre 9 dont les pignons entraînent en rotation les autres rotors qui portent les repères des autres planètes : l'utilisateur peut donc observer sur l'appareil les positions relatives des planètes, à tout moment. Le disque 22 lui permet de plus de connaître les direction des planètes : il lui suffit d'orienter dans la direction du repère SOLEIL 8 la graduation du disque qui correspond à l'heure de l'observation et de lire sur la rose des vents les orientations des repères 11', 12', 14', 15', 16' et 17' des planètes MERCURE, VENUS, MARS, JUPITER, SATURNE et URANUS. Pour les planètes NEPTUNE et PLUTON difficiles à observer et qui ont des révolutions très lentes par rapport à celle de la planète URANUS, on a choisi de ne les représenter que par des repères fixes et des dates sur le disque 4, par exemple pour indiquer leurs positions tous les dix ans. Sur la fig. 2, les points P et N correspondent aux positions de PLUTON et de NEPTUNE le ler JANVIER 1992. L'invention n'est pas limitée à la réalisation qui a été décrite. Dans des variantes, notamment, le mouvement des rotors est commandé à partir d'une molette qui attaque l'un des rotors ou un arbre, les pignons sont répartis sur plusieurs arbres. REVENDICATIONS 1. Appareil planétaire qui comprend un repère fixe (8) représentant le soleil, une pluralité de rotors (11-17) qui tournent autour d'un axe commun (7) passant par le repère soleil, qui sont munis chacun d'un repère (11'-17') représentant une planète du système solaire et qui comportent chacun une couronne dentée (1 lc- 17c) engrenant avec un pignon respectif (A à G), des moyens (17, 4'3,23) pour régler la position dans le temps du repère de la planète TERRE et des moyens (2,13,C) pour commander manuellement la rotation de l'ensemble des pignons. 2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'un (13) des rotors est un rotor menant apte à être mis en rotation manuellement et qui entraîne en rotation les pignons. 3. Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que le rotor menant (13) est celui qui porte le repère TERRE. 4. Appareil selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comporte un boitier (1,2) fermé par un couvercle rotatif (2) transparent dont la rotation met en rotation les pignons (A à G). 5. Appareil selon la revendication 4, caractérisé en ce que le couvercle (2) est solidaire en rotation du rotor (13) qui porte le repère TERRE. 6. Appareil selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que ledits pignons (A à G) sont montés sur un arbre commun (9). 7. Appareil selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que lesdits rotors tournent dans un espace circonscrit par une couronne (3) qui porte des représentations des principales étoiles voisines du plan de l'écliptique. 8. Appareil selon la revendication 7, caractérisé en ce que la couronne (3) porte une graduation représentant les jours d'une révolution de la terre autour du soleil. 9. Appareil selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que les rotors (11-17) sont constitués par des disques à bords rabattus comme des cloches, ayant des diamètres et des ouvertures centrales croissant, permettant de les empiler avec emboitement, la tranche du bord rabattu de chaque rotor étant munie d'une denture (lla-17a) dont le nombre de dents est en rapport avec la durée de révolution de la planète dont le repère est porté par le rotor, et en ce que l'appareil comporte un arbre d'entraînement (9) qui est disposé perpendiculairement à la direction d'empilage des rotors et qui porte des pignons (A-G), répartis le long de l'arbre et de diamètres décroissants, en prise directement ou indirectement avec les dentures des rotors. 10. Appareil selon l'une des revendication 1 à 9, caractérisé en ce que les nombres de dents des dentures des rotors (11-17) et de leurs pignons d'entraînement sont déterminés en sorte que le rapport entre le nombre de dents d'un pignon et le nombre de dents de la denture du rotor qu'il entraîne soit sensiblement proportionnel au rapport des périodes de la planète dont le repère est porté par ce rotor et d'une planète de référence. 11. Appareil selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les rotors (11-17) portent les repères des planètes MERCURE, VENUS, TERRE, MARS, JUPITER, SATURNE et URANUS et ont des diamètres croissant dans l'ordre de ces planètes, tandis que les planètes NEPTUNE et PLUTON sont représentées par des repères fixes et des dates. 12. Appareil selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les engrenages sont calculés pour que 84 tours du rotor qui porte le repère TERRE fassent tourner d'un seul tour le rotor qui porte le repère URANUS. 13. Appareil selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que l'un des rotors (18) porte une graduation représentant les années de la période de la planète dont le repère est porté par ce rotor et en ce que l'appareil comporte un repère fixe devant lequel défile cette graduation lorsque le rotor tourne. 14. Appareil selon la revendication 13, caractérisé en ce que le rotor qui comporte ladite graduation en années est celui (17) qui porte le repère de la planète URANUS. 15. Appareil selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que le rotor qui porte le repère TERRE est muni d'un cercle horaire (22) centré sur ce repère et qui peut être tourné sur lui même autour d'un axe parallèle à l'axe de rotation du rotor. 16. Appareil selon la revendication 15, caractérisé en ce que ledit cercle horaire (22) porte également au moins un repère indiquant une direction géographique.