Brevet FR2952729A1 — publié le 20110520

-1- La présente invention concerne une monture qui assure le support, la fixation et la mise en position de cadrans solaires plans horizontaux à style droit ou polaire (parallèle à l'axe du monde). Dans la description qui suit, il ne sera fait mention que du style polaire, le style droit n'étant, 5 pour ce qui concerne cette invention, qu'un cas particulier. En général un cadran solaire horizontal à style, doit être conçu pour un lieu géographique déterminé. Le style devant être parallèle à l'axe du monde, le tracé du cadran doit être calculé pour sa latitude d'installation. Lorsque l'on souhaite en outre connaître l'heure légale [Hl], celle qui est donnée par notre montre, à partir de l'heure solaire [Ha] qui est donnée par le 10 cadran, il est nécessaire de tenir compte de la longitude du lieu comme le montre la relation ci-dessous qui lie HI à H,: H1= Hs + Equation du temps + Longitude + l'heure d'été/d'hiver [1h ou 2h] (relation 1) Ces contraintes rendent difficiles la fabrication de cadrans solaires horizontaux en série et, lorsque de telles fabrications existent, elles produisent le plus souvent des cadrans non 15 fonctionnels. Un autre inconvénient réside dans le fait que le propriétaire d'un cadran solaire ne peut pas l'installer en un lieu différent de celui pour lequel il a été construit. Ces deux raisons limitent la diffusion des cadrans solaires horizontaux. L'invention décrite ci-dessous permet de réaliser des cadrans horizontaux standartlsÿet, en les associant à une monture spécifique, objet du présent document, de les mettre en 20 position en un lieu quelconque d'une vaste région géographique, limitée par la plage de réglage de la monture. Le tracé du cadran se fait alors pour une longitude et une latitude moyenne du territoire considéré, la France métropolitaine par exemple, et par les réglages qu'offrent la monture, le cadran est ajusté, en latitude et en longitude, à son lieu d'installation. La table de lecture est alors inclinée de quelques degrés. 25 Le principe repose sur le fait qu'un cadran solaire plan, reste fonctionnel lorsqu'il se déplace parallèlement à lui-même. Pour le réglage en latitude : Une rotation de la table de lecture munie de son style, autour d'un axe perpendiculaire au méridien, d'une valeur égale à la différence des latitudes de conception et d'installation, conserve les fonctionnalités du cadran. En effet, considérons 30 les plans horaires qui contiennent, pour chaque temps solaire donné, le style et la direction du soleil à cet instant. Cet ensemble de plans constitue un faisceau de plans dont l'axe est le style. Les lignes horaires du tracé sont les intersections d'une partie de ce faisceau avec la table de lecture. Ce faisceau de plans est indépendant du lieu, on peut alors considérer que, pour tout déplacement, il est solidaire de la table de lecture : le tracé restera donc inchangé et le cadran 35 conservera ses fonctionnalités durant un déplacement quelconque à condition que le -2- style reste parallèle à l'axe des pôles. Cela est obtenu en plaçant, dans un premier temps, le style dans le plan du méridien par rotation du cadran autour d'un axe vertical. Puis dans un second temps en inclinant la table de lecture, par rotation autour d'un axe perpendiculaire au plan du méridien, de la différence de latitude entre le point de départ et le point d'arrivée. Les arcs des signes ou plus généralement les arcs diurnes représentent la position de l'ombre de l'extrémité du style sur la table de lecture à une date déterminée. Pour représenter ces arcs, considérons que tout se passe comme si le soleil tournait autour du style en un jour. Les rayons lumineux, joignant le soleil à la table de lecture et qui sont tangents à l'extrémité du style, engendrent une surface conique dont l'extrémité du style constitue le sommet. La directrice de ce cône est circulaire, perpendiculaire au style et centré sur lui. Les arcs des signes sont alors la représentation de l'intersection du cône ainsi défini et de la table de lecture. Pour nos latitudes ces arcs sont des hyperboles. Comme précédemment ces arcs resteront inchangés lors d'un déplacement du cadran qui conserve le style parallèle à l'axe des pôles. Pour le réglage en longitude : une rotation du cadran solaire autour d'un axe parallèle à l'axe du monde permet d'apporter le correctifs de la longitude à l'heure solaire pour connaître l'heure légale. Tenir compte de la longitude c'est faire indiquer au cadran une avance ou un retard sur le temps solaire vrai. Considérons à nouveau le faisceau de plans défini plus haut. Une rotation de ce faisceau autour de son axe d'un angle adéquat (1° correspondant à 4 minutes) fait entrer le soleil dans les plans horaires avec un écart de temps positif ou négatif selon le sens de rotation et dont l'importance dépendra de l'amplitude de l'angle. Si la table de lecture est entraînée dans ce mouvement, le tracé (lignes horaires et arcs diurnes) reste inchangé et le cadran indique l'écart de temps recherché. Cette rotation ce fait autour d'un axe parallèle au style qui, de construction, est perpendiculaire à l'équateur, pour cette raison cette monture est dite « équatoriale ». L'équation du temps donne à chaque instant l'écart entre l'heure solaire et l'heure moyenne. La valeur de l'équation du temps intervient comme la longitude dans l'équation qui lie [HI] à [Ha] (voir relation 1 plus haut). Comme la longitude, une rotation du cadran, de la valeur de l'équation du temps (compris entre + 4° et ù 4° autour de la valeur de réglage de la longitude), autour d'un axe parallèle au pôle, permet la lecture directe du temps légal. Les tableaux ou courbes de l'équation du temps, souvent associés aux cadrans solaires horizontaux, ne sont plus alors nécessaires. Les dessins annexés illustrent l'invention : Fig. 1 : représente en coupe le dispositif de l'invention Fig. 2 : représente la vue de dessus de la chape -3- Fig. 3 : vue de dessus du socle montrant les implantations des vis de réglage de l'horizontalité Fig. 4 : représente en coupe une variante du support de la table de lecture En référence à ces dessins le dispositif selon l'invention comporte (Fig. 1) : Une première fonction qui permet d'assurer le réglage de l'horizontalité du socle (1). Le piédestal (8) n'étant pas toujours parfaitement horizontal, les 2 vis (14) et la vis (16) (voir Fig. 3) disposées à 120° dans les taraudages du socle permettent de régler l'horizontalité avec la précision requise. Compte tenu du fait que le réglage en azimut de la chape (2) est limité par le logement des vis (11) (voir Fig. 2), la vis (16) et la vis (7) doivent être approximativement alignées dans le plan du méridien du lieu d'installation Une seconde fonction qui assure la fixation du cadran sur son piédestal (8). Dès que l'horizontalité est réglée, le socle est rendu solidaire du piédestal (8) par le serrage de l'écrou (9) sur la vis (7). Une troisième fonction permettant le réglage en azimut par rotation de la chape (2) autour de l'axe du socle (1). Cette fonction permet d'amener le style dans le plan du méridien du lieu. Les 2 vis (11) fixent la chape (2) au socle (1) lorsque le réglage est terminé (Fig. 2). Selon une variante non illustrée les 2 vis (11) peuvent être remplacées par des vis disposées radialement en périphérie de la partie basse de la chape (2). Ces vis viennent alors serrées radialement le socle (1) pour immobiliser la chape (2). Cette variante supprime la limitation angulaire du réglage en azimut qui résulte de la longueur des logements des vis (11). Une quatrième fonction qui donne la possibilité de régler le cadran en latitude. Ceci consiste à faire pivoter l'ensemble du cadran autour d'un axe perpendiculaire au méridien afin d'aligner le style avec l'axe des pôles. Cette fonction est obtenue au moyen du berceau (3) qui s'articule autour de l'axe épaulé (4). Le serrage de l'écrou (15) permet de bloquer le berceau en position. Les 3 vis (5), qui s'appuient sur la face interne de la table de lecture, facilitent le réglage fin (voir Fig. 2). Une cinquième fonction qui assure le réglage du cadran en longitude. Ceci est réalisé par le plan d'appui incliné, interface entre le berceau (3) et le support (6). Ce plan d'appui est de construction et de montage perpendiculaire au style (13) et donc parallèle à l'équateur. L'axe de rotation est matérialisé par la vis (10) qui, en outre, assure le blocage en position lorsque la longitude est réglée. Une rotation de l'ensemble constitué de la table de lecture (12) équipée de son style (13) et de son support (6) permet de faire pivoter le cadran autour d'un axe parallèle à l'axe du monde et donc au style (13). Cette fonction permet de prendre en compte la longitude du lieu d'installation dans la lecture du temps donné par le cadran. Une sixième fonction qui est apportée par les 3 vis (5) qui, outre leur fonction de réglage fin durant la phase de réglage du cadran, vont, après l'installation, éviter tout -4- mouvement du cadran sous l'effet de poussées ou de chocs anormaux. Ces 3 vis prennent appui sur la face interne de la table de lecture et l'immobilise dans la position de réglage. Elles libèrent ainsi la monture d'une partie des forces qui pourraient la dérégler. Une septième fonction qui lie avec précision la table de lecture (12) sur son support incliné (6). Cette liaison assure la perpendicularité de la face inclinée du support (6) par rapport au style (13). Sur le support (6) de section circulaire, 2 méplats diamétralement opposés ont été exécutés. Ces méplats assurent l'arrêt en rotation de la table de lecture et assurent la perpendicularité de la face inclinée du support (6) au style dans une dimension. La réalisation des méplats crée 2 surfaces qui leurs sont perpendiculaires et sur lesquelles vient s'appuyer la table de lecture assurant ainsi la perpendicularité du style par rapport au plan incliné du support (6) dans l'autre dimension. Une vis (17) fixe la table de lecture sur son support (6). Pour des cadrans déjà construits que l'on souhaite déplacer, le support (6) peut être réalisé en 2 parties articulées (Fig. 4) autour de l'axe (19) permettant de rendre le plan d'appui perpendiculaire au style pour une latitude quelconque située dans la plage de réglage du support. Le réglage angulaire se fait au moyen des vis (18). Le blocage en position se fait par le serrage de l'écrou (20). En position moyenne de la monture, la construction décrite ci-dessus assure l'alignement de l'axe du support (6) et de l'axe du socle (1) ce qui permet de centrer le cadran 20 sur son piédestal (8). Cette invention rend possible la fabrication en série de cadrans solaires horizontaux et leur distribution sur de vastes territoires (Ex : France métropolitaine). Un cadran équipé de cette monture peut être déplacé sur ce territoire en conservant ses fonctionnalités. REVENDICATIONS1) Dispositif mécanique, permettant de supporter, de fixer et de mettre en position des cadrans solaires plans horizontaux à style droit ou polaire. Ce dispositif étant caractérisé par un socle (1) permettant un réglage de l'horizontalité du cadran par trois vis disposées à 120° et sa fixation sur son piédestal par une vis centrale. Ce socle supporte une chape (2) qui, par rotation autour d'un axe vertical matérialisé par le socle (1), permet d'amener le style dans le plan du méridien du lieu d'installation. Deux logements circulaires pour deux vis (11) permettent de fixer la chape (2) en position. Cette chape (2) porte un axe épaulé (4) autour duquel s'articule un berceau (3) qui peut s'incliner afin de rendre le style parallèle à l'axe du monde. L'épaulement de l'axe (4) permet de bloquer le berceau (3) en position. Sur ce berceau vient s'appuyer un support (6) fixé, en rotation par deux méplats et en translation par une vis (17), à la table de lecture. Ce support (6) possède une surface inclinée qui, de construction et de montage, est perpendiculaire au style. Une rotation autour d'un axe perpendiculaire à cette surface, matérialisé par la vis (10), permet de prendre en compte la longitude du lieu d'installation. La monture telle que décrite ci-dessus, de part sa construction, assure, en position moyenne, le centrage de la table de lecture sur son piédestal. 2) Dispositif selon la revendication 1) supprimant la limitation angulaire du réglage en azimut caractérisé en ce que la chape (2) possède une ou plusieurs vis radiales situées à sa base et qui, par serrage radiale sur le socle (1), bloque la chape (2) en rotation. 3) Dispositif selon une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le support (6) est réalisé en 2 parties articulées (Fig. 4) autour de l'axe (19). Les vis (18) assurant le réglage de la position angulaire du plan incliné pour le rendre perpendiculaire à un style quelconque dont l'angle est situé dans la plage de réglage du support (6). Le serrage de l'écrou (20) permet de rendre solidaire les 2 parties du support. 4) Dispositif selon la revendication 1) caractérisé en ce que la chape (2) est équipée 25 sur sa face supérieure de 3 vis (5) prenant appui sur la face interne du cadran pour le maintenir en position, même sous l'effet de poussées anormales.