Brevet FR2885252A1 — publié le 20061103

- 1 - Description Domaine technique de l'invention: La présente invention concerne un dispositif mécanique pour simuler les mouvements apparents des astres du système solaire vus depuis un lieu donné sur la Terre en référence au zodiaque et à une rose des vents solidaire du dispositif et réglée sur les quatre points cardinaux du lieu donné. Le dispositif est utilisable en salle ou en pleine nature, de jour comme de nuit. Le dispositif permet aussi, selon un second réglage, de simuler le mouvement de rotation de la Terre relativement au plan de l'écliptique et au zodiaque et de simuler l'environnement céleste apparent de la Terre. Le dispositif peut servir de support didactique aux démonstrations des théories de l'astronomie relatives aux mouvements réels des astres du système solaire. Vocabulaire utilisé - Définitions des termes utilisés: Afin d'alléger les propos qui suivent, voici les définitions données au vocabulaire spécifique utilisé : É Le terme astre comprend exclusivement les planètes du système solaire ainsi que la Lune et le Soleil. É Le terme dispositif désigne l'objet de l'invention. É Une rose des vents est un cadran qui divise le plan horizontal d'un lieu donné à partir des 4 points cardinaux. É L'écliptique est le plan de l'orbite de la Terre autour du Soleil. É Le zodiaque est la partie animée de la voûte céleste située de part et d'autre du plan de l'écliptique, et dans laquelle on voit se déplacer le Soleil, la Lune et les planètes du système solaire. É Un référentiel héliocentrique a pour plan de référence, le plan de l'écliptique divisé selon le principe du zodiaque. Dans un tel repère, la Terre est en de rotation hebdomadaire sur elle-même, et en rotation annuelle autour du Soleil. É Un référentiel géocentrique a pour origine le lieu d'observation situé sur la Terre et pour plan de référence, le plan horizontal du lieu d'observation matérialisé par la rose des vents. Dans un tel repère, la Terre est immobile. É Le dispositif, ayant deux modes d'utilisation, possède de ce fait deux modes de réglage repérés A et B. Le réglage A correspond à un réglage du dispositif selon un référentiel héliocentrique. Le réglage B correspond à un réglage du dispositif selon un référentiel géocentrique. É La platine(3) portant le zodiaque prend des inclinaisons variables par rapport au socle(10) entre deux lignes de plus grande pente extrêmes dites inclinaisons minimale et maximale. Ces inclinaisons proviennent du fait du décalage angulaire de 23,50 de l'alésage autour duquel tourne la demi-sphère(4). Etat de la technique antérieure et problèmes techniques posés: La simulation du mouvement des astres est traditionnellement réalisable avec un planétarium ce qui nécessite des moyens optiques spécifiques, une salle obscure appropriée et un opérateur qualifié pour son exploitation. La manipulation d'un tel dispositif n'est pas possible par une personne profane-en astronomie. Les sphères armillaires constituent depuis l'antiquité l'art antérieur pour matérialiser en trois dimensions les mouvements apparents des astres vus depuis la Terre selon un référentiel géocentrique. Mais l'agencement des méridiens et des parallèles formant la sphère armillaire encombrent l'espace de lecture et rendent cette lecture difficile voire impossible. Aucun réglage n'est prévue avec ces appareils, ce qui ne permet pas de simuler les mouvements apparents tels qu'ils peuvent être observé depuis un lieu donné sur la Terre. Les horloges astronomiques donnent la position des astres au moyen d'un cadran, c'est à dire, en 2 dimensions, et à l'instant de la lecture seulement. Elles ne permettent pas de faire des simulations de mouvement dans notre espace à trois dimensions. Les astrolabes sont également un moyen pour repérer les astres dans l'espace. Mais l'astrolabe est construit pour une latitude donnée seulement. Un seul astre est observable à la fois avec un astrolabe. Les simulations de mouvement ne sont pas possibles avec ce type d'appareil. Les planétaires et les sphères mouvantes simulent les mouvements réels des astres du système solaire selon un référentiel héliocentrique. Ils ne permettent pas de simuler leurs mouvements apparents vus depuis la Terre selon un référentiel géocentrique. L'appareil décrit par Monsieur Bernard Melguen se trouve être le plus proche de la présente invention. Un brevet a été déposé en décembre 1998 et publié sous les numéros WO 90/06569 et 2 687 822, pour des appareils aux marques déposées Célescope et Maréoscope. Ces appareils ne sont pas dotés de système de réglage et ne permettent pas de ce fait de régler l'appareil en fonction de la latitude du lieu d'observation. Exposé de l'invention: Le dispositif selon l'invention permet de remédier à ces inconvénients et offre de nouvelles perspectives, à savoir: É fournir un dispositif permettant de matérialiser les directions observables des astres vus, à un instant donné, depuis un lieu donné sur la Terre, et d'apprécier concrètement les positions relatives des astres les uns par rapport aux autres. É fournir un dispositif permettant de simuler les mouvements observables des astres au cours d'une journée, à la manière d'un planétarium. É . jur, ;ir un dispositif utilisable de jour comme de nuit, en salle ou en pleine nature, contrairement à un planétarium, utilisable en salle obscure exclusivement. É fournir un dispositif utilisable par une personne profane en astronomie, contrairement à un planétarium nécessitant un personnel qualifié. É fournir une matérialisation du zodiaque et de son mouvement autour de la Terre selon un référentiel géocentrique. Le globe terrestre est alors immobile au centre du dispositif. Ceci correspond au réglage B défini plus haut. Le plan horizontal du lieu d'observation, matérialisé par la rose des vents, sert de référence. Le zodiaque tourne alors autour du globe terrestre selon son mouvement spécifique. L'utilisateur peut ainsi simuler les mouvements des astres tels qu'ils peuvent être observés dans le ciel, en référence à la rose des vents du lieu d'observation, fixe par définition, et au zodiaque toujours en mouvement. É fournir une matérialisation de l'environnement céleste de la Terre pour une observation selon un référentiel héliocentrique. La platine(3), matérialisant le plan de l'écliptique et portant le zodiaque, est alors immobile et horizontale. Ceci correspond au réglage A défini plus haut. Le globe terrestre(1) tourne alors sur lui-même au centre de la platine(3) portant le zodiaque selon un axe incliné à 23,50 . L'utilisateur pourra ainsi matérialiser les positions apparentes des astres autour de la Terre et leur progression respective au cours d'une période donnée en référence au plan de l'écliptique et au zodiaque. Par exemple: o le Soleil, dans sa rotation apparente d'une année autour de la Terre, o la Lune, dans sa rotation de 28 jours autour de la Terre, o et de même pour les autres planètes. É permettre le passage du référentiel héliocentrique au référentiel géocentrique et inversement. Pour cela, on passe du réglage A au réglage B, et inversement. Ce processus didactique permet de faire la liaison entre les mouvements apparents vus depuis la Terre et les mouvements réels, tels qu'ils peuvent être vus d'un point d'observation extérieur à la Terre et de comprendre ainsi les théories relatives aux mouvements réels des astres autour du Soleil. Brève présentation des figures constituant les dessins: Les dessins annexés illustrent l'invention selon 6 modes de réalisations différentes, à savoir le dispositif et ses 5 variantes numérotées de 1 à 5: La figure 1 représente le dispositif selon une vue en perspective. La figure 2 représente le dispositif en coupe selon le réglage B et selon les inclinaisons maximale et minimale de la platine(3) et de la demi sphère(4). La figure 3 représente le dispositif en coupe selon le réglage A. La figure 4 représente le dispositif en vue de dessus et sans la demi sphère(4). La figure 5 représente le dispositif en vue arrière. La figure 6 représente en vue de dessus le croissant(2) et la tablette (31) entourant le dispositif et faisant office de ro.7e (.;es vents. La figure 7 représente la variante 1 en coupe AA selon le réglage A. La figure 8 représente la variante 1 en vue de dessus selon le réglage A. La figure 9 représente la variante 1 en coupe AA selon le réglage B et selon une inclinaison minimale de la platine(3) et de la demi sphère(4). La figure 10 représente la variante 1 en vue de dessus selon le réglage B et selon une 5 inclinaison minimale de la platine(3) et de la demi sphère(4). La figure 11 représente la variante 1 en coupe AA selon le réglage B et selon une inclinaison maximale de la platine(3) et de la demi sphère(4). La figure 12 représente la variante 1 en vue de dessus selon le réglage B et selon une inclinaison maximale de la platine(3) et de la demi sphère(4) . La figure 13 représente la variante 2 en coupe AA selon le réglage A. La figure 14 représente la variante 2 en vue de dessus selon le réglage A. La figure 15 représente la variante 2 en coupe AA selon le réglage B et selon une inclinaison minimale de la platine(3)et de la demi sphère(4). La figure 16 représente la variante 2 en vue de dessus selon le réglage B et selon une 15 inclinaison minimale de la platine(3) et de la demi sphère(4). La figure 17 représente la variante 2 en coupe AA selon le réglage B et selon une inclinaison maximale de la platine(3) et de la demi sphère(4). La figure 18 représente la variante 2 en vue de dessus selon le réglage B et selon une inclinaison maximale de la platine(3) et de la demi sphère(4) . La figure 19 représente la variante 3 en coupe AA, selon le réglage B prédéfini et selon une inclinaison maximale de la platine(3) et de la demi sphère(4). La figure 20 représente la variante 3 en vue de dessus, selon le réglage B prédéfini et selon une inclinaison maximale de la platine(3) et de la demi sphère(4). La figure 21 représente la variante 4, selon le réglage B prédéfini et selon une 25 inclinaison maximale de la platine(3) et de la demi sphère(4) . La silhouette(61) en trait mixte fin représente le dispositif selon le réglage A. La figure 22 représente la variante 5, selon le réglage B prédéfini et selon une inclinaison maximale de la platine(3) et de la demi sphère(4). La silhouette(61) en trait mixte fin, représente le dispositif selon le réglage A. La figure 23 donne le détail de la platine(3) matérialisant le plan de l'écliptique et portant le zodiaque. La figure 24 représente le détail des fiches(24) servant à matérialiser les planètes. Exposé détaillé selon les différents modes de réalisation: En référence à ces dessins, le dispositif et ses variantes comportent chacun un globe terrestre(1), un croissant(2) portant une rose dés vents et une platine(3) portant un zodiaque. Le globe terrestre(1) est porté par une tige(5) tournant dans un moyeu(7). La platine(3) portant le zodiaque est emboîtée dans une demi-sphère(4) tournant autour du moyeu(7). Le moyeu(7) sert donc de moyeu pour la tige(5) et d'axe de rotation pour la demi-sphère(4). Le croissant(2) encadre le dispositif et porte le mécanisme du dispositif en son centre. Le croissant(2) fait office de rose des vents. Le croissant(2) est fixe par rapport au socle(10). Le croissant(2) possède cette forme en croissant afin de dégager la platine(3) portant le zodiaque et afin de faciliter la lecture dudit zodiaque et des fiches(24) pouvant se situer sous le plan de la rose des vents, en particulier lorsque la platine(3) portant le zodiaque prend une inclinaison maximale. Le croissant(2) peut être complété d'une allonge(31) donnant une forme circulaire au dispositif utilisable alors comme une table ronde ordinaire. Le dispositif et ses variantes 1 et 2 sont construits de façon à ce que le passage du réglage A au réglage B n'affecte pas la position du centre du globe terrestre(1) par rapport au socle(10). Les rainures circulaires(13) pratiquées dans les montants(12) permettent le réglage du dispositif en fonction de la latitude du lieu d'observation, et garantissent le maintien en position du centre du globe terrestre(1) qui reste ainsi toujours fixe par rapport au socle(10), malgré le changement d'inclinaison de l'axe(5). L'ouverture oblongue(21) usinée dans le vase(17) permet de régler le dispositif en fonction de la latitude du lieu d'observation et garantit le maintien en position du centre du globe terrestre(1) qui reste ainsi toujours fixe par rapport au socle(10), malgré le changement d'inclinaison de l'axe (5). Le moyeu(7) peut être maintenu en position au moyen d'un berceau(6) ou d'une cuvette (18), ou d'un socle(41) ou de tout autre moyen. Le berceau(6) peut coulisser dans les rainures circulaires(13) des montants(12) au moyen des galets(15). Le réglage de la position du berceau(6) en fonction de la latitude du lieu d'observation, peut être ajusté au moyen de l'index(16) solidaire d'un montant(12) et en référence aux graduations(14) portées par le berceau(6). Le réglage de la position du berceau(6) en fonction de la latitude du lieu d'observation, peut aussi être ajusté au moyen de l'index(36) solidaire du berceau(6) et en référence aux graduations(34) portées par l'un des montants(12). Le berceau(6) peut être porté par une paire de sabots(62), ladite paire de sabot(62) pouvant être articulée autour d'un axe(63) porté par les montants(64) solidaires du socle(10). Selon cette configuration et comme le montre la silhouette(61) en trait mixte fin, la position du centre du globe terrestre(1) ne reste pas fixe par rapport à son appui ou au socle(10), lors du passage du réglage A au réglage B. La cuvette(18) prend appui sur la surface sphérique de la cuve(17) et se trouve maintenue alignée par rapport à la cuve(17) au moyen du moyeu(7) et du pion d'orientation(23) qui prennent appui dans la rainure oblongue(21) pratiquée dans la cuve(17). La cuve(17) prend appui sur les montants(22) solidaires du socle(10). L'orientation de la platine(3) portant le zodiaque par rapport à la demi sphère(4) peut être assurée par la languette d'orientation(8) ou par tout autre moyen. La platine(3) portant le zodiaque peut comporter des trous(9) ou autres moyens permettant le positionnement des fiches(24) figurant les planètes. Le socle(10) peut comporter une pointe(11) permettant l'orientation du dispositif selon le nord géographique du lieu d'observation. La pointe(11) peut porter la gravure de la IettreN(26) symbolisant le mot Nord . Le globe terrestre(1) peut être animé en rotation par le moteur(51) au moyen de la tige(5) tournant dans le moyeu(7). La demi-sphère(4) portant la platine(3) peut être animée en rotation par le moteur(52) au moyen d'une roue caoutchoutée (56) ou de tout autre moyen. Le moteur(52) est alors fixé sur la platine(55) solidaire du moyeu (7). Le moyeu(7) comporte alors une rainure longitudinale permettant le passage des fils d'alimentation électrique du moteur(52). La demi-sphère(4) portant la platine(3) peut être animée en rotation par le moteur(54) au moyen d'une roue caoutchoutée (56) ou de tout autre moyen. Le moteur(54) est alors fixé sur le berceau(6) Le berceau(6) peut être mis en mouvement par le moteur(53) au moyen du pignon(59) et du secteur denté(58) solidaire du berceau(6), ou de tout autre moyen. La demi-sphère(4) peut être guidée en rotation autour du moyeu(7), au moyen des billes(19), lesdites billes(19) étant guidées par la cage à billes(20) et prenant appui sur la cuve(17). Application industrielle: A titre d'exemple non limitatif, voici les matériaux utilisables pour la fabrication: É Le globe terrestre(1) est réalisable en pâte de verre portée par une tige en acier(5) ou peut être issu d'éléments standards du commerce. É Le berceau(6), le moyeu(7), et la cuvette (18) sont réalisables par usinage. É Le croissant(2) et la platine(3) sont réalisables par découpe et gravure laser sur plaque de polyméthacrylate de méthyle (PMMA), pré- enduite d'une couche métallique mince, donnant l'aspect d'un miroir à cette plaque. É Le croissant(2), la tablette(31) et la platine(3) sont réalisables par ébénisterie et marqueterie. É Les pièces demi-sphériques (4) (17) et (19) sont réalisables en thermoplastique, en métal repoussé, ou peuvent être issus d'éléments standards du commerce É Le socle(10), les montants(12) et (22) sont usinables à partir de matériaux en planche ou en plaque. É Les fiches(24) sont réalisables en pâte de verre de forme et de couleurs adaptées à la platine(3) portant le zodiaque ou être issus d'éléments standards du commerce, des épingles à tête plate du commerce, par exemple. Revendications 1)Dispositif pour simuler les mouvements apparents des astres en un lieu donné sur la Terre, caractérisés en ce qu'il comporte un globe terrestre(1) porté par une tige(5) tournante dans un moyeu(7), un croissant(2) portant une rose des vents, le dit croissant(2) étant lié à un socle(10), et une platine(3) de forme circulaire portant un zodiaque, ladite platine(3) étant lié à une demi-sphère(4) guidée en rotation par le moyeu(7). 2) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le moyeu (7) peut être porté par un berceau(6), ledit berceau(6) étant guidé en rotation par des galets(15) circulant dans des rainures(13) usinées dans des montants(12), lesdits montants(12) étant solidaires du socle(10), ledit guidage en rotation permettant le réglage du dispositif en fonction de la latitude du lieu d'observation, soit au moyen de graduations(14), portées par le berceau(6), et au moyen d'un index(16), porté par l'un des montants (12), soit au moyen de graduations(34), portées par l'un des montants(12) et au moyen d'un index(36), porté par le berceau(6),et cela, sans déplacement du centre du globe terrestre(1) par rapport au croissant (2) et au socle(10), malgré le changement d'inclinaison de l'axe(5). 3)Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le moyeu (7) peut être porté par une cuvette(18), ledit moyeu(7) assurant avec un pion(23), le guidage de ladite cuvette(18) en prenant appui dans une rainure oblongue(21) pratiquée dans la surface sphérique d'une cuve(17), ledit guidage permettant de régler le dispositif en fonction de la latitude du lieu d'observation, et cela, sans déplacement du centre du globe terrestre(1) par rapport au croissant(2) et au socle(10), malgré le changement d'inclinaison de l'axe(5). 4)Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le moyeu (7) peut être implanté dans le logement d'un socle(41) percé spécifiquement en fonction de la latitude du lieu d'observation, de façon à porter une tige(5) et un globe terrestre(1) fixes par rapport audit socle(41). 5)Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que le socle(10) peut comporter une pointe(11) indiquant la direction du nord géographique à respecter pour le réglage du dispositif. 6)Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la platine(3) portant le zodiaque peut comporter une languette(8) assurant l'orientation de ladite platine(3) dans une encoche pratiquée dans la demi-sphère(4), et des trous(9) ou autres moyens permettant le positionnement de fiches(24) matérialisant la position respective des astres en fonction du jour considéré. 7)Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 ou 6, caractérisé en ce que la demi-sphère(4) peut comporter des graduations(25) permettant l'orientation de la demi-sphère(4) en fonction dr l': )(pure sidérale considérée. 8)Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1, 2, 3 ou 4, caractérisé en ce que le mouvement du globe terrestre(1) peut être motorisé au moyen de la tige(5) par un moteur(51) fixé sur le berceau(6) ou sur la cuvette(18). 9) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1, 2, 3, 6, 7 ou 8 caractérisé en ce que le mouvement de la demi-sphère(4) peut être motorisée par un moteur(52) doté d'une roue caoutchoutée(56) et fixé sur une platine(55) solidaire du moyeu(7), ou bien motorisé par un moteur(54) doté d'une roue caoutchoutée(56) et fixé sur le berceau(6). 10)Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2, 8 ou 9 caractérisé en ce que le mouvement du berceau(6) peut être motorisé par un moteur(53) lié au montant(12) au moyen d'un pignon(58) et d'un secteur denté(59) lié au berceau(6). 11)Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1, 2, 3 ou 6 caractérisé en ce que le croissant(2) possède cette forme en croissant afin de dégager l'espace de lecture de la platine(3) portant le zodiaque et l'espace de lecture des fiches(24) représentant les astres, ledit croissant(2) pouvant être doté d'une allonge(31) amovible donnant une forme circulaire au dispositif utilisable alors comme table ronde. 12)Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2, 8, 9 ou 10 caractérisé en ce que le berceau(6) peut avantageusement être porté par une paire de sabots(62) permettant, de par leur forme spécifique, de faire osciller et de régler le dispositif, sans recours à une liaison mécanique avec un socle(10) par exemple, ou alors de faire osciller et de régler le dispositif sur un axe(63) porté par des montants(64) solidaires d'un socle(10) par exemple.