МЕХАНИЗМ ДЛЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ СТРЕЛОК ЧАСОВ, ПОКАЗЫВАЮЩИХ ВРЕМЯ ВОСХОДА И ЗАКАТА СОЛНЦА

Предлагаемую полезную модель можно рассматривать по индексу Международной Патентной Классификации G04B 19/26, что относится к разделу:
«G» - Физика,
«04» - часы и прочие измерители времени,
«В 19» - визуальная индикация времени,
«/ 26» - часы с индикацией приливов и отливов, фаз движения луны и т.п.
2.0.0. Название полезной модели:
«Механизм для перемещения стрелок часов показывающих время восхода и заката Солнца».
3.0.0. Область техники, к которой относится полезная модель.
3.1.0 Предлагаемая полезная модель относится к области определения времени восхода и заката Солнца на аналоговом циферблате часов при помощи механизма перемещения двух дополнительных стрелок, установленных на центральных осях и совершающих возвратно-поступательное движение. Определение времени восхода и заката Солнца выполняется по текущей дате, координатам местности и часовому поясу. Устройство может применяться в часах с аналоговым суточным 24 часовым циферблатом в вариантах:
- 0-12 часов до полудня и 12-0 часов после полудня с началом отсчета суточного времени в нижней части циферблата (Фиг.1);
- 1-24 часа, Патент на изобретение «Диск график 24 часа» Французская республика, Paris, Institut National Dela Propriete Industrielle. Дата подачи заявки: 05.09.90, № публикации 2666423, № национальной записи 9011028, МПК G04B 19/06, с началом отсчета суточного времени в нижней части циферблата (Фиг.2);
3.1.1. Механизм для перемещения стрелок часов показывающих время восхода и заката Солнца изготавливается как дополнительное устройство к механическим или электромеханическим часам, устанавливается на платине основного механизма часов и приводится в действие от основного механизма часов.
3.2.0.Уровень техники.
3.2.1. В настоящее время имеется ряд устройств указывающих на циферблате время восхода и заката Солнца. Наиболее близким аналогом являются «Часы с устройством для индикации дня и ночи» (МПК G04B 19/26 авторское свидетельство на изобретение SU 1365038 А1 от 04.01.84, Львовского государственного медицинского института, авторы В.М.Фрайт, О.В.Фрайт, Ю.В.Фрайт) (Фиг.4, Фиг.6). Данное устройство позволяет осуществлять относительную индикацию продолжительности дня и ночи при помощи дополнительных стрелок, установленных на центральной оси, указывающих время дня и ночи на шкале суточного циферблата. Признаком аналога, сходным с заявленным устройством, является механизм для перемещения дополнительных стрелок, как указателя разделения времени на часовом суточном циферблате для визуальной индикации дня и ночи. В рассматриваемом аналоге, «Часы с устройством для индикации дня и ночи», дополнительные стрелки, расположенные на центральной оси часового механизма, приводятся в движение механизмом с зубчатой передачей (Фиг.8, Поз.13, Поз.12, Поз.11, Поз.10) и, при помощи шатунов (Фиг.8, Поз.8) перемещаются стрелки (Фиг.6 Поз.4), показывающие время восхода и заката солнца на шкале суточного циферблата.
В заявленном устройстве «Механизм для перемещения стрелок часов показывающих время восхода и заката Солнца» шатунное устройство (Фиг.3, Поз.4, Поз.8) для перемещения дополнительных стрелок (Фиг.4, Поз.12. 13), закрепленных на центральной оси шатунов (Фиг.3 Поз.4), указывающих время восхода и заката солнца приводится в движение ползуном (Фиг.3, Поз.10). Ползун движется по расчетной канавке (Фиг.3, Поз.2), нанесенной на рабочем колесе (Фиг.3, Поз.2), который выполняет один оборот в год при помощи зубчатой передачи от вала стрелки часовой (зубчатая передача на чертеже не показана).
Основное отличие заявленного устройства «Механизм для перемещения стрелок часов показывающих время восхода и заката Солнца» от предполагаемого аналога «Часы с устройством для индикации дня и ночи» заключается в перемещении дополнительных стрелок по расчетной траектории на основании астрономических алгоритмов движения Земли и Солнца для установленной местности, созданной замкнутой канавкой на рабочем колесе механизма. Перемещение стрелок происходит при движении ползуна по замкнутой канавке на рабочем колесе механизма, с последующим преобразованием этого движения шатунами в возвратно-поступательное перемещение стрелок. Это повышает точность показаний времени восхода и заката Солнца, а также способствует установке механизма на работу по текущей дате месяца в точке местности с установленными координатами.
3.3.0. Раскрытие полезной модели.
3.3.1.0. В основу полезной модели «Механизм для перемещения стрелок часов показывающих время восхода и заката Солнца» положена задача разработки дополнительного механизма часов с суточным циферблатом, который обеспечит получение следующих результатов:
3.3.1.1.Перемещение двух дополнительных стрелок, установленных на центральной оси часового механизма, по суточному циферблату, для показа времени восхода и заката Солнца с учетом часового пояса и астрономических алгоритмов восхода и заката Солнца на текущую дату в течение года в точке местности с определенными координатами по широте и долготе.
3.3.1.2. Возможность выполнять предварительную установку и корректировку показаний стрелок, указывающих время восхода и захода Солнца, по часовому поясу, текущей дате, широте и долготе местности;
3.3.1.3. Возможность работы «Механизма для перемещения стрелок часов показывающих время восхода и заката Солнца» от основного механизма механических и электромеханических часов с аналоговым суточным циферблатом.
3.3.2.0. Для решения поставленных задач, «Механизма для перемещения стрелок часов показывающих время восхода и заката Солнца», используется метод перемещения стрелок (Фиг.4, Поз 12, Поз.13), указывающих время восхода и заката Солнца, при помощи ползуна (Фиг.3, Поз.10), движущегося по канавке расчетной кривой (Фиг.3, Поз.2), нанесенной на плоскости рабочего колеса (Фиг.3, Поз.1). Рабочее колесо выполняет один оборот в год при помощи зубчатой передачи от вала стрелки часовой (зубчатая передача на чертеже не показана).
Ползун представляет собой тонкий шток (Фиг.3, Поз.10), один конец которого движется по канавке (Фиг.3, Поз.2) рабочего колеса (Фиг.3, Поз.1). Средняя часть ползуна закреплена шайбами (Фиг.3, Поз.11) в пазу (Фиг.3, Поз.9) направляющей планки (Фиг.3, Поз.5). На втором конце ползуна закреплены подвижно шатуны (Фиг.3, Поз.8), передающее движение шатунам стрелок (Фиг.3, Поз.4), расположенных на центральной оси часов. На осях этих шатунов (Фиг.3, Поз.4) установлены дополнительные стрелки, указывающие время восхода и заката Солнца (Фиг.4, Поз.12, Поз.13) При вращательном движении рабочего колеса ползун перемещается по канавке расчетной формы. Одновременно ползун преобразует движение по канавке рабочего колеса в линейное возвратно-поступательное движение по пазу (Фиг.3, Поз.9) направляющей планки (Фиг.3, Поз.5). Движение от ползуна передается шатунам (Фиг.3, Поз.8), которые подвижно соединены с шатунами стрелок (Фиг.3, Поз.4). Преобразование этого движения при помощи шатунов (Фиг.3, Поз.8, Поз.4) приводит к возвратно-поступательному движению стрелок (Фиг.4, Поз.12, Поз.13), установленных на осях шатунов (Фиг.3, Поз,4). Стрелка (Фиг.4, Поз.12) показывает на суточном циферблате время восхода Солнца, стрелка (Фиг.4, Поз.13) показывает на суточном циферблате время заката Солнца (деления суточного циферблата (Фиг.4, Поз.14) показаны на Фиг.4 условно). Если в данной точке местности географический полдень не совпадает с полднем часового пояса (несовпадение может быть до 1 часа, так, для г.Москвы - отставание полдня часового пояса примерно 35 минут), выполняется установка часового полдня сдвигом направляющей планки (Фиг.3, Поз.5) на необходимое время несовпадения по шкале часового циферблата (Фиг.10).
Для настройки механизма перед пуском в работу, на рабочем колесе устройства применяется дополнительная шкала месяцев года (Фиг.5, Поз.15), с помощью которой выполняется установка механизма на текущую дату месяца. Для установки механизма на определенную географическую широту местности, применяется метод переустановки длины шатунов (Фиг.3, Поз.4, Поз.8) привода стрелок. Для этой цели на шатунах имеются отверстия (Фиг.3, Поз.3, Поз.7). При установке шатунов только на определенную географичкскую широту точки местности настроечные отверстия могут отсутствовать, при этом настройка производится полной заменой шатунов (Фиг.5, Поз.4(2) и Фиг.5, Поз.8(2)). Для работы механизма в высоких широтах, где восход и закат Солнца в определенные дни невозможен (полярная ночь или полярный день) применяется установка рабочего колеса с соответствующей формой программной канавки для движения ползуна, и шатунами с формой, огибающей центральную ось часов Фиг.3, Поз.8). Установка рабочего колеса на текущую дату выполняется дополнительным устройством поворота рабочего колеса с календарем, фрикционно-соединенного с основным механизмом часов. Устройство поворота рабочего колеса имеет устройство, как и устройство поворота основных стрелок часов. Контроль на соответствие показаний механизма по текущей дате месяца производится по индикации текущего месяца и даты в дополнительном окне на циферблате часов (Фиг.10, Поз.16. Циферблат часов с окном и часовым делением показан условно. Дата 22 июня (Фиг.10, Поз.17) на рабочем колесе в дополнительном окне циферблата и стрелка направляющей планки предлагаемого механизма (Фиг.10, Поз.5) указывают на дату установки предлагаемого устройства на наибольший световой день. Сдвиг направляющей планки (Фиг.10, Поз.5) относительно цифры 12 на цифру 1 час указывает на часовой полдень данной местности не совпадающий (отстающий) с географическим на 1 час.
Поворот рабочего колеса ручным способом для установки по дате выполняется зубчатым соединением рабочего колеса с вращающейся головкой, выведенной на наружную часть корпуса часов в зависимости от конструкции часов (ручные, стационарные).
3.3.2.1. Установка механизма для перемещения стрелок часов показывающих время восхода и заката Солнца в исходное состояние для запуска в работу выполняется двумя элементами настройки ручным способом. Вначале сдвигом направляющей планки (Фиг.10, Поз.5) устанавливается разница во времени географического полдня (12 часов в верхней части циферблата) и часового полдня (сдвиг вправо или влево по шкале времени) с ориентацией на стрелку направляющей планки в окне циферблата (Фиг.10, Поз.16). После этого поворотным механизмом рабочего колеса (Фиг.3, Поз.1) в окне циферблата (Фиг.10, Поз.16) устанавливается текущий месяц и дата текущего месяца с точностью, возможной для данного циферблата. На этом установка механизма для перемещения стрелок часов показывающих время восхода и заката Солнца для данной географической широты и часового пояса закончена. При изменении географической широты точки местности, где будет применяться данное устройство, необходимо заменить шатуны, приводящие в движение дополнительные стрелки, или изменить длину шатунов путем переустановки отверстий (Фиг.3, Поз.3, Поз.7). При изменении географической долготы местности выполняется настройка поворотом направляющей планки (Фиг.10. Поз.5) на новый часовой пояс, если в этом часовом поясе имеется другая разность в географическом полдне и полдне часового пояса. Необходимо также перевести текущее время часов на новый часовой пояс.
3.3.3.0. Конструкцию «Механизма для перемещения стрелок часов показывающих время восхода и заката Солнца» целесообразно выполнять в виде отдельного механизма, устанавливаемого на платине основного механизма часов и приводящегося в работу от оси часовой стрелки.
3.3.3.3. Математический расчет механизма и технология изготовления предлагаемой полезной модели выполнимы и могут быть реализованы при промышленном производстве.
3.4.0.0. Краткое описание чертежей.
Для наглядного раскрытия предлагаемой полезной модели «Механизма для перемещения стрелок часов показывающих время восхода и заката Солнца» приводится ряд графических материалов, изображенных в разделе 5.0.0
Фиг.1. Циферблат с суточным делением 0-12 часов до полудня и 12-0 часов после полудня с началом отсчета суточного времени в нижней части циферблата.
Фиг.2. Циферблат с суточным делением на 24 часа, Патент на изобретение Французская республика, Paris, Institut National Dela Propriete Industrielle. Дата подачи заявки: 05.09.90, № публикации 2666423, № национальной записи 9011028, МПК G04B 19/06.
Фиг.3. Кинематическая схема предлагаемой полезной модели «Механизм для перемещения стрелок часов показывающих время восхода и заката Солнца». На кинематической схеме показан принцип преобразования вращательного движения рабочего колеса механизма с расчетной по форме для определенной точки местности канавки, в возвратно-поступательное движение привода стрелок, расположенных на центральной оси часового механизма при помощи ползуна и шатунов.
Назначение деталей:
Поз.1. Рабочее колесо предлагаемого механизма;
Поз.2. Канавка с расчетной траекторией для движения ползуна;
Поз.3. Отверстия шатунов стрелок для настройки на долготу точки местности
Поз.4. Шатуны стрелок, указывающих восход и закат Солнца;
Поз.5. Направляющая планка для ползуна;
Поз.6. Центральная ось часов на которой расположены шатуны стрелок;
Поз.7. Отверстия шатунов ползуна для настройки на долготу местности;
Поз.8. Шатуны ползуна;
Поз.9. Паз направляющей планки ползуна;
Поз.10. Ползун;
Поз.11. Шайба ползуна.
Принцип работы механизма описан в разделе 3.5.0.0. Осуществление полезной модели.
Фиг.4.. Кинематическая схема предлагаемой полезной модели «Механизм для перемещения стрелок часов показывающих время восхода и заката Солнца» с установленными дополнительными стрелками для определения времени восхода и заката Солнца.
Назначение деталей:
Поз.12. Стрелка, показывающая время восхода Солнца;
Поз.13. Стрелка, показывающая время заката Солнца;
Поз.14. Точки чисел часов на циферблате (показаны условно)
Фиг.5. Вид механизма для перемещения стрелок часов, указывающих время восхода и заката Солнца с дополнительным календарем на рабочем колесе. Дополнительные стрелки показывают время восхода и заката Солнца на текущую дату 22 декабря с координатами местности 53 градуса северной широты. Для данной точки местности по восточной долготе географический полдень совпадает с полднем часового пояса (условно, для примера).
Назначение деталей:
Поз.4(2). Шатуны привода стрелок без отверстий настройки на географическую широту местности;
Поз.8(2). Шатуны ползуна без отверстий настройки на географическую широту местности;
Поз.15. Указатели месяцев года на рабочем колесе механизма.
Фиг.6. Вид механизма «Часы с устройством для индикации дня и ночи» (МПК G04B 19/26 авторское свидетельство на изобретение SU 1365038 A1 от 04.01.84, Львовского государственного медицинского института, авторы В.М.Фрайт, О.В.Фрайт, Ю.В.Фрайт), который является аналогом предлагаемой полезной модели «Механизм для перемещения стрелок часов показывающих время восхода и заката Солнца». Устройство - аналог показан в работе на дату 22 июня (из указаний авторов, применен суточный циферблат с началом отсчета времени в верхней части циферблата).
Фиг.7. Вид механизма для перемещения стрелок часов, указывающих время восхода и заката Солнца с дополнительным календарем на рабочем колесе. Дополнительные стрелки показывают время восхода и заката Солнца на текущую дату 22 марта с координатами местности 53 градуса северной широты. Для данной точки местности по восточной долготе географический полдень совпадает с полднем часового пояса (условно, для примера).
Назначение деталей:
Поз.18. Контрольная точка на календаре рабочего колеса для точной настройки механизма на текущую дату 22 марта.
Фиг.8. Вид механизма «Часы с устройством для индикации дня и ночи» (МПК G04B 19/26 авторское свидетельство на изобретение SU 136503 8 A1 от 04.01.84, Львовского государственного медицинского института, авторы В.М.Фрайт, О.В.Фрайт, Ю.В.Фрайт), который является аналогом предлагаемой полезной модели «Механизм для перемещения стрелок часов показывающих время восхода и заката Солнца». Устройство-аналог показан в работе на дату 22 марта, 22 сентября (из указаний авторов).
Фиг.9. Вид механизма для перемещения стрелок часов, указывающих время восхода и заката Солнца с дополнительным календарем на рабочем колесе. Дополнительные стрелки показывают время восхода и заката Солнца на текущую дату 22 июня с координатами местности 53 градуса северной широты. Для данной точки местности по восточной долготе географический полдень совпадает с полднем часового пояса (условно, для примера).
Назначение деталей:
Поз. 18. Контрольная точка на календаре рабочего колеса для точной настройки механизма на текущую дату 22 июня.
Фиг.10. Вид механизма для перемещения стрелок часов, указывающих время восхода и заката Солнца с дополнительным календарем на рабочем колесе. Дополнительные стрелки показывают время восхода и заката Солнца на текущую дату 22 июня с координатами местности 53 градуса северной широты. Для данной точки местности по восточной долготе географический полдень опережает на 1 час полдень часового пояса (г.Петропавловск-Камчатский - 11 часовой пояс; для г.Москвы - 3 часовой пояс, географический полдень опережает полдень часового пояса примерно на 35 минут).
Назначение деталей:
Поз.5. Направляющая планка (перемещена на разницу во времени географического полдня и полдня часового пояса);
Поз.16. Окно на циферблате часов для индикации текущей даты установки рабочего колеса предлагаемой полезной модели;
Поз.17. Стрелка направляющей планки, указывающая установку текущей даты рабочего колеса предлагаемой полезной модели.
3.5.0.0. Осуществление полезной модели.
3.5.1.0. Практическое осуществление предлагаемой полезной модели «Механизм для перемещения стрелок часов показывающих время восхода и заката Солнца» может быть выполнено с помощью механизма преобразования вращательного движения рабочего колеса, с нанесенной расчетной канавкой, в возвратно-поступательное перемещение дополнительных стрелок по суточному циферблату, указывающих время восхода и заката Солнца на текущую дату, и по координатам точки местности. Преобразование движения выполняется ползуном, который движется по канавке (Фиг.3, Поз.2) рабочего колеса (Фиг.3, Поз.1) при его вращении, со скоростью 1 оборот в год. Одновременно ползун перемещается по пазу (Фиг.3, Поз.9) направляющей планки (Фиг.3, Поз.5), приводя в движение шатуны (Фиг.3, Поз.8). На центральных осях шатунов (Фиг.3, Поз.4) установлены дополнительные стрелки (Фиг.4, Поз.12, Поз.13), указывающие время восхода и заката Солнца. Устройство имеет механизм настройки на текущую дату, которое при помощи зубчатого соединения рабочего колеса с вращающейся головкой настройки выведено на корпус часов. Установка на часовой пояс, как разницу во времени между географическим полднем и полднем часового пояса, устанавливается поворотом направляющей планки (Фиг.3, Поз.5, Фиг.10, Поз.5). Установка на определенную широту точки местности выполняется изменением длины шатунов, или их переустановкой, а также, при необходимости для высоких широт местности, установкой рабочего колеса с новой расчетной канавкой. Проверка работы механизма на соответствие текущей дате выполняется при помощи нанесенного на рабочем колесе календаре месяцев года. При помощи окна на циферблате часов (Фиг.10, Поз.16) определяется текущая дата числа месяца с точностью, возможной для данного циферблата. В дни перехода солнцестояния из одной фазы в другую (день равноденствия, наибольший световой день, наименьший световой день) на месяцах: сентябрь, март, июнь, декабрь имеются контрольные точки 22 числа, по которым определяется время переходной фазы.
При переходе на зимнее или летнее время необходимо выполнить перевод стрелки часовой на 1 час вперед, или назад. Перестройка механизма перемещения дополнительных стрелок, указывающих время восхода и заката Солнца не требуется.