Часы с многофункциональным индикатором положения Марса, его спутников и Солнца относительно друг друга
CLOCK WITH MULTIFUNCTIONAL INDICATOR OF POSITION OF MARS, ITS SATELLITES AND SUN RELATIVE TO EACH OTHER

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Изобретение относится к области часовой техники, к часовым механизмам со стрелочной индикацией времени, а, более конкретно, часовым механизмам усложненного типа с дополнительными функциями индикации на часах положения Марса, его спутников и Солнца относительно друг друга.
Уровень техники.
Известно, что Марс - четвертая по удаленности от Солнца и седьмая по размерам планета Солнечной системы; масса планеты составляет 10,7% массы Земли. У планеты Марс есть два спутника: Фобос (греч.  «страх») и Деймос (греч.  «ужас»). Оба спутника вращаются вокруг своих осей с тем же периодом, что и вокруг Марса, поэтому всегда повернуты к планете одной и той же стороной. Оба спутника имеют форму, приближающуюся к трехосному эллипсоиду. Фобос (26,8×22,4×18,4 км) несколько больше Деймоса (15×12,2×10,4 км).
Начиная с 1960-х годов непосредственным исследованием Марса с помощью АМС занимались СССР (программы «Марс» и «Фобос»), США (программы «Маринер», «Викинг», «Mars Global Surveyor» и другие), Европейское космическое агентство (программа «Марс-экспресс») и Индия (программа «Мангальян»).
На сегодняшний день, после Земли, Марс - самая подробно изученная планета Солнечной системы.
Широко известным является план пилотируемого полета на Марс, то есть возможность осуществления запланируемого полета человека на Марс с помощью пилотируемого космического корабля. Роскосмос, Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства (НАСА) и Европейское космическое агентство (ЕКА) объявили полет на Марс своей целью в XXI веке.
В виду заявленных предполагаемых планов по дальнейшему освоению и изучению Марса у будущих исследователей, космонавтов, ученых, беспилотных аппаратов, марсоходов и т.п. будет острая потребность в пространственном позиционировании на поверхности Марса.
Вместе с тем быстрое позиционирование и ориентирование предварительно заданной точки, например, марсохода на поверхности Марса возможно
- по быстрому определению положения спутников Фобоса и Деймоса относительно Марса, в частности, относительно объекта на поверхности Марса, и относительно Солнца;
- по быстрой привязке объекта к долготе Марса;
- по определению положения Солнца, а также смены дня и ночи относительно заданной точки/долготы.
Таким образом использование настоящего изобретения для осуществления быстрого позиционирования и ориентирования объекта(ов) на Марсе является задачей настоящего изобретения.
Ранее в патенте RU 2685764, опубликованном 23.04.2019 автором было предложено техническое решение часов, позволяющих отображать марсианское время. Указанный патент приведен здесь в качестве ссылки полностью. Раскрытый в нем часовой механизм может быть использован в настоящем изобретении, так же как и стандартный часовой механизм.
Задача и технический результат
Задачей и техническим результатом заявленного изобретения является создание многофункционального механизма индикации положения Марса, его спутников и Солнца относительно друг друга и часов, содержащих такой механизм. При этом многофункциональный механизм индикации содержит также указатели марсианского дня и ночи. Заявленное техническое решение позволяет значительно сократить время позиционирования и ориентирования объекта(ов) на Марсе.
Сущность изобретения
Поставленная задача решается, а требуемый технический результат при использовании изобретения достигается тем, что многофункциональный индикатор положения Марса, его спутников и Солнца относительно друг друга содержит двигатель и колесную систему, а также
- подвижный суточный диск Марса, на который нанесены радиальные лучи, а также шкала, обозначающая марсианскую долготу,
- подвижный указатель марсианской долготы,
- подвижные указатели спутников Марса - Фобоса и Деймоса,
- указатель Солнца, расположенный стационарно на фиксированном расстоянии от центра суточного диска Марса.
При этом многофункциональный механизм дополнительно содержит неподвижную область неосвещенной части Марса, имеющую форму полуокружности, расположенную поверх суточного диска Марса и выполненную из темного стекла или перфорированной пластины.
Вариативно прямая полуокружности расположена перпендикулярно указателю Солнца.
Кроме этого диск Марса вращается вокруг своей оси за одни марсианские сутки.
В то же время вращение указателя Фобоса обеспечивается при помощи редуктора, передаточное число которого близко или равно 0,3110093, а вращение указателя Деймоса обеспечивается при помощи редуктора, передаточное число которого близко или равно 1,228811.
Поставленная задача решается, а требуемый технический результат при использовании изобретения достигается тем, что прибор времени содержит корпус, часовой механизм, стрелочный механизм и дополнительно содержит многофункциональный индикатор положения Марса, его спутников и Солнца относительно друг друга.
При этом двигателем многофункционального индикатора является часовой механизм, содержащий энергонакопительный механизм, например, такой как пружинный двигатель.
В то же время колесная система многофункционального индикатора сопряжена с колесной системой часового механизма.
При этом прибор времени содержит приводное суточное колесо, которое выполняет функции суточного колеса с индикацией марсианского времени.
В свою очередь от приводного суточного колеса отходят две цепи редукторов, один для преобразования скорости вращения суточного марсианского времени в скорость вращения указателя Фобоса вокруг диска Марса, другой для преобразования скорости вращения суточного марсианского времени в скорость вращения указателя Деймоса вокруг диска Марса.
При этом прибор времени дополнительно содержит реверсивное суточное колесо, кинематически связанное с приводным суточным колесом.
Кроме этого на оси реверсивного суточного колеса находится диск Марса.
Также на оси реверсивного суточного колеса находится фрикционное колесо, на втулке которого закреплен указатель долготы.
При том в качестве часового механизма могут быть использованы как стандартные часовые механизмы и часовые механизмы с измененной частотой полуколебаний, рассчитанной под марсианское время, так и модифицированный часовой механизм, содержащий редуктор, обеспечивающий преобразование скорости вращения элемента стрелочной передачи в скорость вращения механизма, отображающего среднее марсианское солнечное время.
Кроме этого диск Марса дополнительно содержит 24-х часовую шкалу, а циферблат дополнительно содержит указатель для дополнительной индикации марсианского времени по этой шкале.
Также диск Марса дополнительно содержит указатель марсианского времени, а циферблат дополнительно содержит 24-ч часовую шкалу для дополнительной индикации марсианского времени по этой шкале.
Поставленная задача решается, а требуемый технический результат при использовании изобретения достигается тем, что в способе индикации положения Марса, его спутников и Солнца относительно друг друга, при котором индикацию осуществляют при помощи использования вышеуказанного многофункционального индикатора.
Поставленная задача решается, а требуемый технический результат при использовании изобретения достигается тем, что в способе индикации положения Марса, его спутников и Солнца относительно друг друга, при котором индикацию осуществляют при помощи использования вышеуказанного прибора времени.
Краткое описание чертежей
Конструктивно в предпочтительном, но не единственно обязательном, варианте исполнения заявляемое устройство индикации положения Марса, его спутников и Солнца относительно друг друга включает следующие детали:
1 - Корпус
2 - Заводная головка
3 - Ремешок
4 - Часовая стрелка
5 - Минутная стрелка
6 - Многофункциональный индикатор
7 - Указатель положения Солнца
8 - Диск Марса
9 - Шкала долготы Марса
10 - Указатель Фобоса
11 - Указатель Деймоса
12 - Указатель долготы
13 - Область неосвещенной части Марса
14 - Суточное колесо приводное
15 - Суточное колесо реверсивное
16 - Приводное колесо редуктора
17 - Первое колесо редуктора Деймоса
18 - Второе колесо редуктора Деймоса
19 -Третье колесо редуктора Деймоса
20 - Четвертое колесо редуктора Деймоса
21 - Пятое колесо редуктора Деймоса
22 - Шестое колесо редуктора Деймоса
23 - Седьмое колесо редуктора Деймоса
24 - Восьмое колесо редуктора Деймоса
25 - Первое колесо редуктора Фобоса
26 - Второе колесо редуктора Фобоса
27 - Третье колесо редуктора Фобоса
28 - Четвертое колесо редуктора Фобоса
29 - Пятое колесо редуктора Фобоса
30 - Шестое колесо редуктора Фобоса
31 - Седьмое колесо редуктора Фобоса
32 - Восьмое колесо редуктора Фобоса
33 - Девятое колесо редуктора Фобоса
34 - Фрикционное колесо
На фиг. 1 показан внешний вид часов с индикацией положения Марса, его спутников и Солнца относительно друг друга, где основной циферблат имеет 24-ч часовую шкалу марсианского времени. При этом часы содержат корпус 1, заводную головку 2, ремешок 3, часовую 4 и минутную 5 стрелки марсианского времени, многофункциональный индикатор 6, указатель положения Солнца 7.
На фиг. 2 показан вариант внешнего вида часов с индикацией положения Марса, его спутников и Солнца относительно друг друга, где основной циферблат имеет 24-ти часовую шкалу марсианского времени. При этом часы содержат корпус 1, заводную головку 2, ремешок 3, часовую 4 и минутную 5 стрелки марсианского времени, многофункциональный индикатор 6, указатель положения Солнца 7.
На фиг. 3 показан многофункциональный индикатор 6, который содержит диск Марса 8, шкалу долготы Марса 9, указатель Фобоса 10, указатель Деймоса 11, указатель долготы 12, область неосвещенной части Марса 13.
На фиг. 4 показан один из возможных вариантов выполнения механизма.
На фиг. 5 и фиг. 6 показаны дополнительные ракурсы механизма, отображенного на фиг. 4.
На фиг. 7 отображена блок схема устройства часов с устройством индикации положения Марса, его спутников и Солнца относительно друг друга.
Осуществление изобретения
Как отмечалось выше заявитель разработал изобретение, позволяющее с наименьшими затратами как для штучного и мелкосерийного производства, так и для серийного производства обеспечить как многофункциональный механизм индикации положения Марса, его спутников и Солнца относительно друг друга, так и изготовление часов, усложненных таким устройством индикации положения Марса, его спутников и Солнца относительно друг друга. При этом в качестве основы для таких часов может быть взят любой стандартно выпускаемый часовой механизм. То есть базовый часовой механизм и стрелочная система могут быть практически любыми из числа известных и применяемых в часовой технике при выполнении ими их обычных для часов функций. Кроме этого часовой механизм может быть выполнен как для 12-ти часовой индикации, так и для 24-ти часовой индикации. Также в часах может быть использован часовой механизм, разработанный автором и раскрытый в патентном документе RU 2685764. Указанный часовой механизм дополнительно содержит редуктор, состоящий из двух соосных зубчатых колес, закрепленных друг с другом жестко либо фрикционно, причем редуктор обеспечивает преобразование скорости вращения элемента стрелочной передачи в скорость вращения механизма, отображающего среднее марсианское солнечное время.
Одной из цели настоящего изобретения является создание часов, которые возможно использовать на Марсе и при помощи которых возможно быстрое определение положения спутников Марса относительно заданной точки на Марсе и относительно Солнца. Также возможно определение положения предварительно заданной точки, например марсохода, на определенной долготе Марса. Кроме этого часы по настоящему изобретению позволяют определить положение Солнца, спутников Марса, а также смены дня и ночи относительно заданной точки/долготы на Марсе.
Реализация настоящего изобретения заключается в следующем.
Разработан многофункциональный индикатор 6, который содержит диск Марса 8. При этом указанный диск Марса 8 может быть вариативно иметь форму сферы либо полусферы (на чертежах не показано). При этом диск Марса 8 вращается вокруг своей оси за одни Марсианские сутки. Это достигается за счет использования, например, стандартного часового механизма с измененной частотой полуколебаний и добавочного суточного колеса, которое передает движение на диск Марса. При этом стандартный часовой механизм доработан с использованием дополнительной передаточной пары 109/112 и может быть оснащен как дополнительными стрелочными колесами, так и передавать вращение напрямую от суточного колеса стандартного часового механизма.
Привод на вращение указателей спутников Фобоса и Деймоса может осуществляться от:
- минутной, секундной или часовой оси стандартного базового часового механизма;
- механизма с измененной частотой полуколебаний, рассчитанной под марсианское время;
- с помощью редуктора, например предложенного автором в изобретении RU 2685764.
Указатель спутника Фобос.
Известно, что Фобос имеет период обращения, равный 0,31956 земных суток или 0,3110099 солов. Этот период времени составляет 7,66944 земных часов.
Для преобразования в необходимую скорость вращения индикатора Фобоса на часах может быть использован как стандартный часовой механизм, так и модифицированный.
В приведенном примере конструкции, использовано суточное колесо модифицированного часового механизма (ЧМ) по патенту RU 2685764. Для получения заданного периода времени было рассчитано передаточное число 0,3110093, что является довольно близким к астрономическому значению.
Указанное передаточное значение (0,3110093) можно получить, используя, например, следующий редуктор со следующим количеством зубьев колес:
7/20 × 53/50 × 83/40 × 101/50 × 35/7
Указатель спутника Деймос.
Известно, что спутник Деймос имеет период обращения 1,26259 земных суток или 1,22880851 солов. Для преобразования в необходимую скорость вращения индикатора Деймоса в часах может быть использован как стандартный часовой механизм, так и модифицированный.
В приведенном примере конструкции, использовано суточное колесо модифицированного часового механизма (ЧМ) по патенту RU 2685764. Для получения заданного периода было подобрано передаточное число, равное 1,228811, которое является довольно близким к астрономическому значению.
Указанное передаточное значение (1,228811) можно получить, используя, например, следующий редуктор со следующим количеством зубьев колес:
17/20 × 41/50 × 41/20 × 43/50
Ниже представлена реализация настоящего изобретения, раскрытая в примере осуществления изобретения.
В качестве часового механизма возьмем любой часовой механизм из нижеперечисленных:
- стандартный часовой механизм,
- часовой механизм с измененной частотой колебаний баланса и использования дополнительного суточного колеса,
- усложненный часовой механизм с дополнительным редуктором, преобразующим суточную земную скорость вращения в суточную марсианскую скорость вращения, например, по патенту автора RU 2685764.
В данном примере, приводное суточное колесо 14, может выполнять функцию суточного колеса часов с индикацией марсианского времени и на него может быть насажена стрелка-указатель марсианских часов. От приводного суточного колеса 14 движение передается на реверсивное суточное колесо 15, на оси которого находится суточный диск - диск Марса 8, на который нанесены радиальные круги и лучи, а также шкала 9, обозначающая марсианскую долготу (см. фиг. 4 и 5 чертежей).
От приводного суточного колеса 14 также отходят две цепи редукторов, один для преобразования скорости вращения суточного марсианского времени в скорость вращения указателя Фобоса 10 вокруг Марса, другой - для преобразования в скорость вращения Деймоса 11 вокруг Марса (см. схему на фиг. 7).
Редуктор Фобоса состоит из колес 16, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, имеющим передаточное число 0,3110093 (см. фиг. 4).
На втулке колеса 33 находится указатель Фобоса 10.
Редуктор Деймоса состоит из колес 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, имеющим передаточное число 1,228811 (см. фиг. 5).
На втулке колеса 24 находится указатель Фобоса 11.
Для обеспечения индикации заданной долготы на оси реверсивного суточного колеса 15 находится фрикционное колесо 34 (см. фиг. 5). На втулке колеса 34 закреплен указатель долготы 12. Для установки указателя долготы 12 могут быть использованы дополнительные переводные колеса.
Как показано на фиг. З для обеспечения индикации марсианского дня и ночи, поверх диска-указателя Марса 8 расположена полуокружность, выполненная из темного стекла, обозначающая область неосвещенной части Марса 13. Прямая полуокружности расположена перпендикулярно указателю Солнца 7.
В приведенном примере конструкции, от суточного колеса 14, делающего один оборот за одни марсианское сутки, движение передается на реверсивное суточное колесо 15. Суточное колесо может обеспечивать вращение в один оборот в марсианские сутки как за счет использования, например, стандартного часового механизма с измененной частотой осциллятора и добавочного суточного колеса, так и, например, за счет использования стандартного часового механизма, который может быть доработан с использованием дополнительной передаточной пары 109/112 (по патенту RU 2685764). На оси реверсивного суточного колеса 15 расположен диск Марса 8, и поскольку количество зубьев колес равно, диск Марса делает один оборот за одни марсианские сутки, но в противоположную сторону (против часовой стрелки). На оси суточного колеса 14 также находится приводное колесо редуктора 16, которое передает вращение на две цепи редукторов:
- на цепь редуктора Фобоса, который состоит из колес 16, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, имеющим общее передаточное число 0,3110093, где от приводного колеса редуктора 16, вращение передается на первое колесо редуктора Фобоса 25, на котором соосно расположено второе колесо редуктора Фобоса 26. Колесо 26 передает вращение на третье колесо редуктора Фобоса 27, на котором соосно закреплено четвертое колесо редуктора Фобоса 28. Колесо 28 передает вращение на пятое колесо редуктора Фобоса 29, на оси которого закреплено шестое колесо редуктора Фобоса 30. Колесо 30 передает вращение на седьмое колесо редуктора Фобоса 31. На оси колеса 31 закреплено восьмое колесо редуктора Фобоса 32. Колесо 32 передает вращение на девятое колесо редуктора Фобоса 33. Колесо 33 расположено соосно оси вращения диска Марса 8. И делает один оборот за 0,3110093 марсианских суток. На оси колеса 33 также расположен указатель Фобоса 10, который представляет собой стрелку с наконечником в виде небольшого диска, выходящего с внешней стороны диска Марса 8;
- и на цепь редуктора Деймоса, который состоит из колес 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, имеющим передаточное число 1,228811, где от приводного колеса редуктора 16, вращение передается на первое колесо редуктора Деймоса 17. От колеса 17 вращение передается на второе колесо редуктора Деймоса 18. На оси колеса 18 закреплено третье колесо редуктора Деймоса 19, которое передает вращение на четвертое колесо редуктора Деймоса 20. На оси колеса 20 закреплено пятое колесо редуктора Деймоса 21. Колесо 21 передает вращение на шестое колесо редуктора Деймоса 22. На оси колеса 22 закреплено седьмое колесо ректора Деймоса 23. Колесо 23 передает вращение на восьмое колесо редуктора Деймоса 24. Колесо 24 расположено соосно оси вращения диска Марса 8. И делает один оборот за 1,228811 марсианских суток. На оси колеса 24 также расположен указатель Деймоса 11, который представляет собой стрелку с наконечником в виде небольшого диска, выходящего с внешней стороны диска Марса 8.
На оси реверсивного суточного колеса 15, соосно закреплено фрикционное колесо 34. На оси колеса 34 расположена указатель долготы 12, который находится поверх диска Марса и вращается вместе с ним. При необходимости изменения долготы местоположения указателя 12 вращением колеса 34 обеспечивают перемещение указателя 12 относительно шкалы 9 на диске 8.
Для обеспечения индикации смены дня и ночи на Марсе, поверх диска Марса 8 установлена пластина 13, имеющая форму полуокружности, и выполненную из темного стекла или перфорированной пластины, где прямая полуокружности расположена перпендикулярно указателю Солнца 7.
Представленный пример выполнения раскрыт для понимания сущности заявленного изобретения. Важно понимать, что кинетическая передача от часового механизма до указателя Марса и Марсианских спутников может быть выполнена разными способами, например, как с разными приближениями передаточных чисел редукторов, так и с разной последовательностью преобразования земного времени в марсианское время.
В приведенном примере, было сначала получено преобразование от часового механизма земных суток в суточное марсианское время, а затем его преобразовывали через редуктор в скорости обращения спутников. Вместе с тем, можно, например, преобразовать напрямую земное время, от часового или суточного или минутного колеса в скорости вращения спутников Марса, используя иные передаточные числа редукторов.
Таким образом, исходя из сущности изобретения можно заключить, что существенными новыми признаками настоящего изобретения являются признаки, характеризующие
- наличие указателей спутников Марса, которые вращаются каждый по своему периоду вращения вокруг модели Марса;
- наличие указателя долготы Марса (или положения объекта на определенной Марсианской долготе), который расположен соосно оси вращения модели Марса;
- наличие указателя дня и ночи Марса, расположенный плоскостью перпендикулярно указателю Солнца, а выпуклой частью полуокружности в противоположную от Солнца сторону.
Таким образом обеспечивается достижение требуемого технического результата, а именно создание многофункционального механизма индикации положения Марса, его спутников и Солнца относительно друг друга часов, а также часов, содержащих этот многофункциональный механизм индикации. При этом многофункциональный механизм индикации содержит также указатели марсианского дня и ночи. Заявленное техническое решение позволяет значительно сократить время позиционирования и ориентирования объекта(ов) на Марсе.
Учитывая новизну совокупности существенных признаков, техническое решение поставленной задачи, изобретательский уровень и существенность всех общих и частных признаков изобретения, доказанных в разделе «Уровень техники» и «Раскрытие изобретения», доказанную в разделе «Осуществление и промышленная реализация изобретения» техническую осуществимость и промышленную применимость изобретения, решение поставленных изобретательских задач и уверенное достижение требуемого технического результата при реализации и использовании изобретения, по нашему мнению, заявленная группа изобретений удовлетворяет всем требованиям патентоспособности, предъявляемым к изобретениям.
Проведенный анализ показывает также, что все общие и частные признаки изобретения являются существенными, так как каждый из них необходим, а все вместе они не только достаточны для достижения цели изобретения, но и позволяют реализовать изобретение промышленным способом.