ЧАСЫ С ФУНКЦИЕЙ ОТОБРАЖЕНИЯ ВОСХОДА ИЛИ ЗАКАТА В ЛЮБОМ МЕСТЕ МИРА
CLOCK WITH FUNCTION FOR DISPLAYING SUNRISE OR SUNSET IN ANY PLACE ON EARTH

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение касается часов, включающих в себя циферблат, часовой механизм и средство отображения восхода и заката, учитывающее сезонные изменения, причем упомянутое средство включает в себя сферу, воспроизводящую земной шар, оболочку, расположенную концентрично сфере и выполненную с возможностью отделения участка земного шара, где в данный момент ночь, от другого участка, где в данный момент день, показывая положение земного терминатора (светоразделительная линия на поверхности Земли), при этом сфера выполнена с возможностью вращения со скоростью один оборот за 24 часа вокруг первой оси (Х-Х) вращения, соответствующей полярной оси земного шара, а оболочка установлена так, чтобы поворачиваться вокруг второй оси (Y-Y), перпендикулярной первой оси (Х-Х) и пересекающей первую ось по существу в центре земного шара.
Существующий уровень техники
Продолжительность дня - это время, проходящее ежедневно от момента, когда верхняя часть солнца появляется над горизонтом на востоке во время восхода, до момента, когда оно исчезает за горизонтом на западе во время заката. В любой момент времени всегда одна половина поверхности земного шара освещена солнцем, а другая половина находится в тени. Земной терминатор - это линия границы между освещенным и затемненным участками земли. С точки зрения геометрии земной терминатор представляет собой большую окружность, которая охватывает земной шар. Эта большая окружность лежит в плоскости, перпендикулярной плоскости земной орбиты вокруг солнца (называемой плоскостью эклиптики). Также можно отметить, что центр Земли находится на линии пересечения этих двух плоскостей.
В общем, продолжительность дня меняется в течение года и зависит от широты. Это изменение вызвано наклоном оси вращения земли относительно плоскости эклиптики. По определению этот наклон соответствует широте тропиков, которая составляет ±23° 27′. Как известно, продолжительность дня наименьшая во время декабрьского солнцестояния в северном полушарии и во время июньского солнцестояния в южном полушарии. Во время равноденствия продолжительность дня и ночи равны друг другу в любой точке земли.
Уже существуют часы, соответствующие определению, данному выше. В частности, на фиг. 3 в документе DE 7014354 (U) показаны настольные часы, включающие в себя сферу, которая воспроизводит земной шар и которая установлена на вертикальной оси, чтобы вращаться над опорой в виде ящика. В верхней грани опоры имеется круглый циферблат, расположенный концентрически относительно оси сферы и отображающий 24-часовую окружность. Часовой механизм, расположенный внутри опоры, выполнен для того, чтобы вращать земной шар над циферблатом со скоростью один оборот за 24 часа. Эти известные настольные часы также включают в себя полусферическую оболочку, которая немного больше, чем земной шар, и установлена концентрически относительно него, так чтобы окружать шар и оставлять открытым только его половину. Полусферическая оболочка выполнена так, чтобы на земном шаре можно было различить половину сферы, освещенную солнцем, и другую половину, находящуюся в тени. Полусферическая оболочка также подвешена на двух вертикальных колоннах с каждой стороны земли. Поэтому она может поворачиваться вокруг горизонтальной оси, которая пересекает вертикальную ось, на которую в центре опирается земной шар. Оболочка также оборудована стойкой, выполненной так, чтобы взаимодействовать с шестерней, образующей часть механизма, предназначенного для управления углом наклона оболочки, так чтобы этим углом охватывался весь диапазон значений от -23.5° до +23.5°, раз в году в одном направлении, а затем в другом, чтобы воспроизводить эффект изменения наклона солнца над экватором при смене времен года.
Хотя описанная в вышеупомянутом документе существующего уровня техники конструкция годится для настольных часов, она не подходит для часов, предназначенных для ношения человеком. Действительно, сфера, которая воспроизводит земной шар, должна быть достаточно большой, чтобы можно было легко, по меньшей мере, приблизительно идентифицировать любое место на земле. Тем не менее, ограниченное пространство между циферблатом и часовым стеклом означает, что используемый шар должен иметь небольшой размер. Чтобы сократить требуемую для шара высоту, конечно, можно выполнить отверстие в форме выемки в циферблате, чтобы в него входила сфера. Тем не менее, при таком устройстве видимость ограничена, так как в этом случае видно только полушарие, расположенное сверху (в теории это может быть Южное полушарие, а также Северное полушарие). Тем не менее, в обычном случае вверх направлен Северный полюс. Одно из решений может заключаться в том, чтобы предложить двое различных часов: одни, предназначенные для людей, проживающих в южном полушарии, а другие для тех, кто живет в северном полушарии. Однако возникнет проблема для путешественников, которые перемещаются из одного полушария в другое.
Сущность изобретения
Цель настоящего изобретения заключается в том, чтобы преодолеть недостатки существующего уровня техники, которые были только что описаны. Эта цель достигается посредством часов в соответствии с пунктом 1 прилагаемой формулы изобретения.
В соответствии с изобретением земной шар расположен на боку (прямая, которая проходит через два полюса, параллельна плоскости циферблата). Одно преимущество такого расположения заключается в том, что можно видеть почти всю поверхность шара, даже если сфера расположена в выемке и находится в основном ниже уровня циферблата. Действительно, когда земной шар приводят во вращение, различные регионы последовательно проходят над циферблатом. Кроме того, в соответствии с изобретением шар может удерживаться двумя штифтами, расположенными в двух полюсах, что делает конструкцию более надежной. Нельзя отрицать, что при таком устройстве области двух полюсов, вероятно, будут частично скрыты. Тем не менее, это меньшее из зол, учитывая, что широты полярных областей являются наименее населенными на земле.
В соответствии с изобретением оболочка, выполненная для отделения ночи от дня, вращается вокруг оси вращения, перпендикулярной циферблату. Одно преимущество этого устройства заключается в том, что земной терминатор центрирован относительно шара. Граница между днем и ночью, таким образом, достигает оптимальной видимости. Другой интересный эффект сочетания в соответствии с изобретением шара, расположенного на боку, и вертикально поворачиваемой оболочки заключается в том, что участок земного терминатора, видимый над циферблатом, показывает либо места, где солнце восходит, либо места, где солнце садится. В результате можно предложить либо часы, показывающие места, где солнце восходит, либо часы, показывающие места, где солнце садится.
Краткое описание чертежей
Другие признаки и преимущества изобретения станут очевидными по прочтении последующего описания, данного в виде неограничивающего примера, со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:
на фиг. 1 приведен вид в плане сверху наручных часов в соответствии с отдельным вариантом осуществления изобретения;
на фиг. 2 показано схематичное поперечное сечение часов, изображенных на фиг. 1;
на фиг. 3А приведен схематичный вид в плане снизу, показывающий основную пластину, на которой установлено средство для отображения восхода и заката в соответствии с изобретением, причем оболочка показана в том положении, которое она занимает 21 июня (лето в северном полушарии);
на фиг. 3В приведен схематичный вид, аналогичный виду, приведенном на фиг. 3А, но оболочка показана в том положении, которое она занимает 21 декабря (зима в северном полушарии);
на фиг. 4 приведен частичный вид в перспективе, более подробно показывающий один участок средства для отображения восхода и заката;
на фиг. 5А и 5В приведено два вида основной пластины, показанной на фиг. 3А, в перспективе, соответственно показывающие низ и верх средства для отображения заката и восхода;
на фиг. 6А и 6В приведены схематичные частичные поперечные сечения, соответственно сбоку и сверху, средства для отображения восхода и заката в соответствии со вторым вариантом осуществления изобретения;
на фиг. 7А и 7В приведены схематичные частичные поперечные сечения, соответственно сбоку и сверху, средства для отображения восхода и заката в соответствии с третьим вариантом осуществления изобретения;
на фиг. 8А и 8В приведены схематичные частичные поперечные сечения, соответственно сбоку и сверху, средства для отображения восхода и заката в соответствии с четвертым вариантом осуществления изобретения.
Подробное описание одного варианта осуществления изобретения
Часы, показанные на фиг. 1 и 2, включают в себя, в частности, основной циферблат, обозначенный в целом позицией 1. На основном циферблате расположены малые циферблаты (обозначенные 7, 8 и 15), предназначенные для предоставления пользователю различной информации. Прежде всего отображается время, показываемое минутной стрелкой 3 и часовой стрелкой 5, выполненными с возможностью обычного вращения относительно первого малого циферблата 7. Показанные часы также включают в себя календарь, в котором для отображения используют два других малых циферблата 9, 15. Этот календарь не будет подробно описываться, так как не является объектом изобретения. Достаточно сказать, что отображение календаря (от 1 до 31) (или даты) обеспечивается маленькой стрелкой 11, выполненной с возможностью вращения над малым циферблатом 9, и что другая маленькая стрелка 13 выполнена для отображения месяца года во взаимодействии с третьим малым циферблатом 15.
В соответствии с изобретением часы, которые являются объектом настоящего примера, также включают в себя средство отображения восхода и заката в различных местах на земле с учетом сезонных изменений. В связи с этим часы, показанные на фиг. 1 и 2, также включают в себя сферу 17, которая отображает земной шар. Можно увидеть, что сфера 17 установлена на оси 19, которая концентрична полярной оси (Х-Х) земного шара. Ось 19 ориентирована параллельно плоскости циферблата, а два ее конца вставлены в две опоры (не обозначены), установленные на раме так, чтобы позволить сфере вращаться вокруг полярной оси (Х-Х). В показанном примере сфера размещена в круглой выемке 21, расположенной в районе 12 часов на циферблате. Также можно увидеть, что полярная ось Х-Х шара лежит на оси часов, проходящей через 12 и 6 часов на циферблате. Обычно Северный полюс шара направлен вверх (в направлении 12 часов).
В соответствии с изобретением средство для отображения восхода и заката в различных местах на земле также включает в себя оболочку 23, которая расположена концентрично сфере 17, и выполнена так, чтобы можно было отличить участок земного шара, где сейчас ночь, от участка, где сейчас день. В показанном примере оболочка 23 имеет, в общем, форму полой полусферы, которая окружает одну половину земного шара. Например, оболочка может быть выполнена из полупрозрачного или прозрачного материала, который предпочтительно немного затемнен, чтобы создать впечатление того, что участок шара, покрытый оболочкой, находится в тени.
В соответствии с изобретением оболочка 23 выполнена с возможностью вращения вокруг оси вращения (Y-Y), направленной перпендикулярно плоскости циферблата 1 (далее эта ось называется "осью эклиптики"). В показанном примере на оболочке имеется два штифта, закрепленные в диаметрально противоположных местах на ее краю. На фигурах также показано две перемычки 25а, 25b, расположенные с каждой стороны земного шара, одна над, а другая под циферблатом 1. На этих двух перемычках (называемых далее "терминаторными перемычками") установлены две опоры, в которые вставлены и удерживаются два штифта, выполненные на оболочке 23. На фигурах два шарнира, каждый из которых образован путем вставки штифтов оболочки в соответствующую опору на перемычке (25а или 25b), соответственно обозначены через 27а и 27b. Можно увидеть, что каждая из перемычек 25а, 25b имеет форму небольшого равнобедренного треугольника с отверстиями и при этом на одной из вершин выполнена опора. Эта вершина свободно проходит в направлении центра выемки 21 в циферблате, так что два шарнира 27а, 27b выровнены вдоль оси эклиптики в центре выемки 21.
Обращаясь теперь более конкретно к фиг. 3A и 3B, можно увидеть, что на оболочке 23 также установлена рамка 31, выполненная как единое целое с одним из шарниров 27b. Зубчатый участок рамки 31 зацепляется с зубчатым участком второй рамки 33, которая образует часть механизма, который будет описан ниже, предназначенного для управления вращением оболочки вокруг оси (Y-Y) эклиптики, так чтобы наклонять ее относительно полярной оси (Х-Х) земного шара. Механизм устроен так, чтобы воспроизводить эффект сезонного изменения наклона солнца над экватором путем задания такого угла наклона оболочки 23, чтобы он охватывал весь диапазон значений от + до -23.5° сначала в одном направлении, а затем в другом. Опять обращаясь к чертежам, понятно, что край оболочки 23 имеет два паза 29а и 29b с обеих сторон посередине между шарнирами 27а и 27b. Паз 29а ясно виден на фиг. 4, и понятно, что паз 29b, который показан только на фиг. 1, выполнен симметрично относительно паза 29а. Функция пазов 29а и 29b заключается в том, чтобы позволить перемещаться оси 19, когда оболочка 23 наклоняется относительно полярной оси (Х-Х).
В соответствии с изобретением предложенный механизм для управления вращением оболочки включает в себя годичный кулачок 35, выполненный так, чтобы его приводили во вращение со скоростью один оборот в год, и коромысло 37, взаимодействующее с кулачком. Обращаясь к фиг. 4 и 5А, можно увидеть, что кулачок 35 выполнен как единое целое с колесом 38. Как отмечалось выше, часы в настоящем примере включают в себя календарь. В этом примере колесо 38 представляет собой колесо счетчика месяцев календаря. Таким образом, колесо 38 вращается со скоростью один оборот в год, приводя в действие маленькую стрелку 13 так, чтобы обеспечить отображение месяца на малом циферблате 15 (фиг. 1). Из вышесказанного понятно, что колесо 38 также приводит в движение кулачок 35 со скоростью один оборот в год.
На фиг. 4 также показано, что вторая рамка 33 выполнена как единое целое с коромыслом 37. Опять обращаясь к фиг. 3А, 3В и 4, понятно, что оболочка 23 кинематически соединена с коромыслом 37 посредством двух рамок 31 и 33. Профиль кулачка 35 отображает наклон солнца относительно экваториальной плоскости (или эквивалентно: наклон плоскости терминатора относительно полярной оси земного шара). Когда профиль кулачка позволяет коромыслу 37 приблизиться к оси вращения кулачка 35, это перемещение передается на рамку 31 через вторую рамку 33, которая выполнена как единое целое с коромыслом. Так как оболочка 23 выполнена как единое целое с рамкой 31, то она поворачивается вокруг оси (Y-Y) эклиптики, так что механизм находится в конфигурации, показанной на фиг. 3А. Наоборот, когда профиль кулачка двигает коромысло 37 так, что оно отдаляется от оси вращения кулачка 35, то оболочка 23 поворачивается вокруг оси (Y-Y) эклиптики в противоположном направлении, так что механизм оказывается в конфигурации, показанной на фиг. 3В.
На фиг. 4 также показано зубчатое колесо 40 и другое зубчатое колесо 42. Колесо 40 выполнено как единое целое с осью 19 на Южном полюсе земного шара, в то время как колесо 42 выполнено так, чтобы его приводили в движение механизмом часов со скоростью один оборот каждые 24 часа. Как можно увидеть, колеса 40 и 42 перпендикулярны друг другу. Колесо 42 приводит в движение колесо 40 через коническую зубчатую передачу. Передаточное число равно 1. В результате такого устройства ход часов может поворачивать шар со скоростью один оборот в день. Направление вращения земного шара выбирают так, чтобы воспроизводить действительное движение вращающейся Земли. В этих условиях различные места на поверхности шара перемещаются с запада на восток относительно солнца.
На фиг. 1 можно увидеть, что оболочка 23 расположена с правой стороны земного шара. Кроме того, как уже отмечалось, Северный полюс шара направлен в сторону верха фигуры. Таким образом, как можно увидеть, Восточное побережье Америки покрыто оболочкой 23 (другими словами, погружено в темноту), в то время как солнце освещает Тихий океан за Западным побережьем. Так как видимая поверхность земного шара поворачивается с запада на восток, то Западное побережье Америки вскоре пройдет под край оболочки (положение которой на шаре соответствует положению земного терминатора) и также вскоре окажется в темноте. Из вышесказанного ясно, что в конфигурации, показанной на фиг. 1, со стороны циферблата часов отображаются места на земле, где солнце садится. Наоборот, со стороны циферблата не отображаются места, где солнце восходит.
В соответствии с вариантом изобретения, можно выполнить часы, которые показывают места на земле, где солнце восходит, вместо мест, где солнце садится, просто путем установки оболочки 23 с левой стороны земного шара вместо правой стороны. Теперь со ссылкой на фиг. 2 можно увидеть, что выемка 21, в которой располагается сфера 17, представляет собой выемку без дна, которая проходит сквозь раму. Кроме того, у корпуса часов имеется прозрачная задняя крышка 44, что позволяет видеть земной шар и оболочку 23 снизу. Понятно, что показанные часы со стороны циферблата могут отображать места на земле, где солнце садится, а со стороны задней крышки они могут показывать места, где солнце восходит.
На фиг. 6А и 6В приведены схематичные частичные виды соответственно сбоку и сверху средства отображения восхода и заката в соответствии со вторым вариантом осуществления изобретения. Средство отображения, показанное на фиг. 6А и 6В, отличается от предыдущего средства тем, что оболочку 123 удерживают посредством только одной терминаторной перемычки 125. Как можно увидеть на фигурах, перемычка 125 расположена над циферблатом 101 и имеет форму сравнительно тонкого обода, который проходит над экватором земного шара 117. Оболочка, так сказать, подвешена на ободе. Опять со ссылкой на фиг. 6А и 6В, можно увидеть, что в показанном варианте осуществления наклоном оболочки управляют не с помощью рамки, а с помощью прямой зубчатой детали 131, устроенной так, чтобы взаимодействовать с шестерней 133, кинематически соединенной с годичным кулачком. Также понятно, что, так как прямая зубчатая деталь расположена ниже уровня циферблата, то она практически невидима.
На фиг. 6А и 6В приведены схематичные частичные виды соответственно сбоку и сверху средства отображения восхода и заката в соответствии с третьим вариантом осуществления изобретения. Средство для отображения, показанное на фиг. 7А и 7В, отличается от предыдущего средства тем, что оболочка 223 представляет собой "парящую" оболочку, удерживаемую единственной терминаторной перемычкой (не показана), расположенной под циферблатом 201. Опять со ссылкой на фиг. 7А и 7В также можно увидеть, что в показанном варианте осуществления наклоном оболочки управляют не с помощью рамки или прямой зубчатой детали, а с помощью зубчатого колеса 231, кинематически соединенного с годичным кулачком. Также понятно, что, так как колесо 231 расположено ниже земного шара, то оно практически невидимо.
На фиг. 8А и 8В приведены схематичные частичные виды соответственно сбоку и сверху средства отображения восхода и заката в соответствии с четвертым вариантом осуществления изобретения. Средство отображения, показанное на фиг. 8А и 8B, отличается от показанных на фиг. 6А и 6В тем, что оболочка 323 усечена перпендикулярно плоскости земного терминатора. Как показано на фиг. 8А, оболочка, которая висит на перемычке 325, проходит ниже уровня циферблата 301, но оканчивается непосредственно над осью вращения 319 Земли. Таким образом, земной терминатор отображается не большой окружностью, а дугой окружности, концентрической относительно сферы 317, которая соответствует углу больше 120° и меньше 180°. Понятно, что этот последний вариант позволяет существенно сократить требуемую высоту.
Опять со ссылкой на фиг. 8А и 8В также можно увидеть, что в показанном варианте осуществления наклоном оболочки управляют не с помощью шестерни, а с помощью цепи 331 или ремня. Понятно, что в вариант осуществления, составляющий объект этого описания, можно внести различные изменения и/или усовершенствования, очевидные специалистам в этой области техники, не отклоняясь от объема настоящего изобретения, заданного прилагаемой формулой изобретения. В частности, различные способы управления наклоном оболочки средства отображения восхода и заката, описанные в виде примера, не являются специфичными для каждого конкретного варианта осуществления изобретения. Наоборот, в каждом варианте осуществления можно реализовать различные способы управления наклоном оболочки. Кроме того, Северный полюс земного шара может быть направлен вниз (в направлении шести часов). Такое расположение позволяет часам отображать места на земле, где солнце восходит, вместо мест, где солнце садится, оставляя при этом оболочку 23 с правой стороны (на фиг. 1).