Brevet FR3006070A1 — publié le 20141128

-1- La présente innovation concerne un cadran solaire permettant de lire directement l'heure légale. L'heure légale est différente de l'heure solaire car différents facteurs sont à prendre en compte comme la longitude et les faisceaux horaires, les horaires d'été et d'hiver et le fait que la vitesse apparente du soleil n'est pas constante tout au long de l'année. La correction de ce dernier facteur est faite par « l'équation du temps » décrite par John Flamsteed en 1672 et qui prend en compte l'impact de l'obliquité de l'axe de rotation de la Terre par rapport au plan de l'Ecliptique et le fait que l'orbite soit elliptique et ne pas circulaire. Les cadrans solaires traditionnels indiquent seulement l'heure solaire déterminée par la position du Soleil. Certains cadrans, plus évolués, permettent d'obtenir indirectement l'heure légale. Le brevet US 4.081.911 décrit un cadran solaire disposant d'un abaque avec des lignes tracées en prenant en compte l'équation du temps. Deux feuilles d'abaques sont disponibles, l'une pour le printemps et l'autre pour l'automne. Le gnomon présente une pointe et c'est l'ombre de cette pointe qui marque l'heure sur l'abaque. Le brevet FR 2765977 montre un autre type de cadran solaire disposant d'abaques pour lire l'heure. Comme dans le cas du brevet précédent, deux abaques sont nécessaires : run porte le tracé du cadran pour l'été et l'automne, l'autre pour l'hiver et le 20 printemps. Le brevet US 4.102.054 décrit un cadran solaire de type équatorial qui peut être adapté au lieu d'installation. Il a un abaque indiquant la correction de l'équation du temps à effectuer sur l'heure lue sur le cadran pour obtenir l'heure civile. La lecture de l'heure civile n'est donc pas directe mais elle doit être calculée. 25 Le brevet US 4.922.619 montre un cadran solaire de type équatorial qui peut être adapté au lieu d'installation et qui peut inclure une correction par l'équation du temps. La revendication 6 prévoit la possibilité de faire une telle correction, mais aucun moyen n'est décrit pour le faire. Le cadran solaire de l'invention est de type équatorial formé par un support fixe, 30 un gnomon rectiligne G ou style parallèle à l'axe de rotation de la Terre et donc incliné par rapport au plan horizontal d'un angle égal a la latitude du lieu, une surface S sur laquelle le soleil projette l'ombre du gnomon disposant de l'ensemble des marquages nécessaires pour la lecture des informations fournies par le cadran solaire de l'heure et/ou du calendrier. La surface S peut tourner un angle a autour de l'axe défini par le gnomon G à 35 l'aide d'une came, disposant du profil adapté calculé avec l'équation du temps, qui permet, en tournant, de donner l'angle a correspondant à une date concrète. -2- Le dispositif selon l'invention permet la lecture directe de l'heure légale grâce à un déplacement mécanique de la surface S de lecture des heures. La lecture de l'heure sur l'abaque est plus complexe et moins précise que sur le cadran de l'invention, sur lequel, une fois choisie la date sur la came du cadran, la lecture de l'heure se fait sur une échelle simple, linéaire, et pas sur un abaque bi-dimensionnel. La surface de lecture S est disposée sur un arc contenu dans un plan parallèle au plan équatorial terrestre appelé arc mobile équatorial. Cet arc mobile équatorial est porté perpendiculairement par un second arc appelé arc mobile vertical. L'arc mobile équatorial et l'arc mobile vertical forment un système d'arcs solidaires. Ce système d'arcs mobiles to possède ainsi une forme sphérique. Ce système d'arcs mobiles est imbriqué dans un support fixe. La mobilité est assurée par deux liaisons pivots aux extrémités de l'arc mobile vertical. Le porteur d'ombre ou gnomon G, fixé au niveau des liaisons pivots, correspond à un diamètre de l'arc mobile vertical. Le gnomon G est orienté parallèle à l'axe de rotation de la Terre, et donc incliné par rapport au plan horizontal d'un angle égal 15 a la latitude du lieu. L'innovation réside dans le mouvement du système d'arcs mobiles contrôlé par une came via un doigt indexeur. Ce contrôle permet de porter l'ombre du gnomon à un endroit précis de la surface de lecture des heures, disposant des marquages M nécessaires pour réaliser cette lecture. Pour cela, la came, disposant du profil adapté 20 calculé avec l'équation du temps en coordonnées polaires, permet, en tournant, de donner l'angle a correspondant à une date concrète. Une correction d'une minute engendre une rotation d'un angle de 0,25 degrés de la surface de lecture S. Le dispositif, une fois installé, peut indiquer l'heure légale toute l'année en présence du Soleil. Il suffit seulement d'actionner la rotation de la came où chaque angle 25 de rotation correspond à un jour de l'année. L'indication de l'heure est donnée par l'ombre du gnomon qui va se superposer à la graduation correspondante à l'heure légale inscrite sur le banc de lecture. Le banc de lecture dispose uniquement de graduations simples correspondantes aux différentes heures de la journée. Grace à cette lecture directe l'observateur n'a aucun calcul pour obtenir l'heure légale. 30 Pour intégrer les horaires d'été et d'hiver, le cadran présente deux positions angulaires al et a2 de rotation de S autour de G, séparées 15°. La came présente un ensemble de marquages comportant les dates et les signes du zodiaque correspondant à chaque époque de l'année. En plus de l'heure légale, le dispositif peut indiquer le temps civil local sur un 35 second banc de lecture des heures qui a son midi centré sur le milieu de la surface S. Le temps civil local est un temps moyen où le jour est régulier et dure 24h00 par opposition - 3 - au temps solaire irrégulier où la durée d'un jour varie de quelques minutes dans l'année. Le temps solaire peut aussi être obtenu sur le second banc de lecture en réglant la came à une date où la valeur de l'équation du temps est nulle. Le décalage entre le temps légal et le temps civil local est constant et vaut [(fuseau horaire x15°) - Longitude en degrés] x 4 minutes Où le fuseau horaire et la longitude sont des valeurs algébriques nulles pour Greenwich, positive à l'Est et négative à l'Ouest. Le décalage entre les deux bancs de lectures vérifie ainsi cette loi. Le cadran solaire peut disposer d'un dispositif de réglage suivant un angle 10 complémentaire permettant de s'adapter à la latitude du lieu et permettant donc d'utiliser le cadran sous n'importe quelle latitude du monde. Le cadran solaire peut disposer d'un dispositif de réglage suivant un angle complémentaire permettant de s'adapter à la longitude du lieu, permettant donc de pouvoir utiliser le cadran sous n'importe quelle longitude du monde. 15 Le cadran de l'invention peut être aisément réalisé avec différents matériaux. En métal tel que de l'acier, classique ou inoxydable, ou un alliage d'aluminium pour les éléments mobiles. Le gnomon peut être réalisé par un câble tendu ou par une barre de métal. Les éléments fixes peuvent être réalisés également en métal mais également en bois, en pierre ou en béton pour la base. 20 Une maquette intégrant le dispositif a été réalisé et testé avec succès. Cette invention permet de réaliser des cadrans solaires didactiques et d'agrément, à placer par exemple dans les lieux publics. L'invention qui vient d'être exposée sera aisément comprise à l'aide des dessins 25 annexés qui ne représentent que des modes particuliers de réalisation et qui ne sauraient être considérés comme limitatifs. La figure 1 montre un cadran solaire équatorial selon l'état de l'art. La figure 2 montre un exemple de réalisation du cadran selon l'invention en vue en perspective. 30 La figure 3 montre un exemple de réalisation du cadran selon l'invention en vue de côté. La figure 4 montre la came de l'invention. La Figure 1 montre un cadran solaire équatorial selon l'état de l'art. Le cadran 35 repose sur une base 1 et est formé par un support 2, également fixe, un gnomon 3 et un -4- arc équatorial 4 comportant les graduations des heures 5. Le gnomon 3 est placé dans le plan formé par la ligne NS et la direction verticale. La figure 2 montre un exemple de réalisation du cadran de l'invention avec les mêmes éléments du cadran de la figure 1 et incluant en plus un arc mobile vertical 6 5 auquel est lié l'arc équatorial 4. Les arcs 4 et 6 peuvent tourner un certain angle a autour du gnomon 3 grâce aux liaisons pivot 7. La came 8, calculée avec l'équation du temps en coordonnées polaires, est en liaison pivot par rapport au support fixe 2 ; un doigt indexeur 9, en suivant le profil de la dite came, fait tourner la surface 12 comportant les marquages 5 de l'angle a nécessaire pour appliquer la valeur de la correction de l'équation du temps 10 correspondante à la date du jour grâce aux marquages 11. Le cadran dispose d'un dispositif 10 permettant de régler la latitude La figure 3 montre l'exemple de réalisation du cadran de la figure 2 en vue de côté. La figure 4 montre le détail de la came, comportant un chemin 8 calculé avec 15 l'équation du temps en coordonnées polaires, et les graduations 11 des mois et jours de l'année. Des points 13 indiquent une variation d'une minute de l'équation du temps. Un point blanc indique une valeur nulle de l'équation du temps permettant l'obtention de l'heure solaire. Sur la came ils sont marqués les signes du zodiaque astronomique 14, 20 permettant de se passer de connaître la date du jour, La ligne des solstices 15 et la ligne des équinoxes 16. REVENDICATIONS1) Cadran solaire de type équatorial formé par un support fixe, un gnomon rectiligne G ou style parallèle à l'axe de rotation de la Terre et donc incliné par rapport au plan horizontal d'un angle égal a la latitude du lieu, une surface S sur laquelle le soleil projette l'ombre du gnomon et l'ensemble des marquages sur cette surface nécessaires pour la lecture des informations fournies par le cadran solaire de l'heure et/ou du calendrier, caractérisé en ce que, la surface S peut tourner un angle a autour de l'axe défini par le gnomon G et en ce qu'une came, disposant du profil adapté calculé avec l'équation du temps, permet, en tournant, de donner l'angle a correspondant à une date 15 concrète. 2) Cadran solaire selon la revendication 1, dans lequel la surface S portant des marquages est un cylindre de génératrice parallèle au gnomon G. 3) Cadran solaire selon l'une des revendications 1 et 2, dans lequel il y a référencées deux positions angulaires al et a2 de rotation de S autour de G, séparées 20 15° pour prendre en compte les horaires d'hiver et d'été. 4) Cadran solaire selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, tel que la came présente un ensemble de marquages comportant les dates de l'année. 5) Cadran solaire selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, tel que la came présente un ensemble de marquages comportant les signes du zodiaque correspondant à 25 chaque époque de l'année. 6) Cadran solaire selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, tel que la came est en liaison pivot par rapport au support fixe ; un doigt indexeur, en liaison avec la surface S et en suivant le profil de la dite came, fait tourner la surface S de l'angle a nécessaire pour appliquer la valeur de la correction de l'équation du temps 30 correspondante à la date du jour. 7) Cadran solaire selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, tel que le profil de la came résulte du passage en coordonnées polaires de l'équation du temps. Une correction d'un temps d'une minute engendre une rotation d'un angle de 0,25 degrés de la surface de lecture S. 35 8) Cadran solaire selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il dispose de deux bancs de lecture sur la surface S, décalés d'un certain angle-6- dépendant de la longitude du lieu, permettant d'obtenir simultanément l'heure civile locale et l'heure légale. 9) Cadran solaire selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il dispose d'un dispositif de réglage suivant un angle complémentaire permettant de s'adapter à la latitude du lieu et permettant donc d'utiliser le cadran sous n'importe quelle latitude du monde. 10) Cadran solaire selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il dispose d'un dispositif de réglage suivant un angle complémentaire permettant de s'adapter à la longitude du lieu et permettant donc d'utiliser le cadran sous n'importe quelle longitude du monde.