ЧАСЫ С УСТРОЙСТВОМ ИНДИКАЦИИ ФАЗЫ ЛУНЫ И ЛУННОГО КАЛЕНДАРЯ

Область техники
Полезная модель относится к хронологии и может быть использована при производстве часов, выполненных с возможностью индикации фазы Луны.
Уровень техники
Астрономические часы - это часы, которые отличаются от обычных часов повышенной точностью хода (в первую очередь за счет компенсации влияний температуры на ход часов) и эти часы выполнены с возможностью указания движения планет и Луны, приливов и отливов, подвижных праздников, различных небесных явлений, в особенности затмения Солнца и Луны, високосные года и т.п., посредством особых механических приспособлений [1].
С древних времен люди пытались создать часы, которые могли бы отображать движение планет и звезд. Первые известные астрономические (планетарные) часы - это часы, созданные астрономом и механиком Джиованни Донди (1318-1387 гг). В 1348-1364 годах Донди создал знаменитые часы, которые показывали движение Солнца, Луны и пяти планет, содержали в себе вечный календарь и давали возможность определять звездное и среднее солнечное время.
Самой известной функцией астрономических часов на сегодняшний день является выполнение часов, снабженных индикатором лунных фаз.
Указатели (индикаторы) лунных фаз в часах разрабатываются с давних времен. Известны описания и часы, датированные 14 веком, где использовалась функция индикации фаз Луны.
Индикация лунных фаз на часах, являющаяся первой астрономической функцией в часовых механизмах, появилась вскоре после появления механических часов. Данная функция часов является востребованной и по сей день, в частности, при использовании лунных календарей.
Так, например, известно, что календарь, используемый в исламе для определения дат религиозных праздников, а также как официальный календарь в некоторых мусульманских странах основан на синодическом периоде вращения Луны вокруг Земли. Летоисчисление ведется от Хиджры (16 июля 622 года н.э.) - даты переселения пророка Мухаммада и первых мусульман из Мекки в Медину. Поэтому в мусульманских странах календарь называют календарем Хиджры (араб. , ат-таквиму-л-Хиджри).
Год состоит из 12 лунных месяцев и содержит около 354 дней, что на 10 или 11 дней меньше солнечного года. По этой причине дни мусульманских религиозных праздников каждый год сдвигаются относительно григорианского календаря. Сутки, согласно мусульманскому календарю, начинаются в момент захода солнца, а не в полночь, как в григорианском календаре. Месяцы состоят из 29 или 30 дней. По традиции, первым днем нового месяца считался первый день после астрономического новолуния, в который вскоре после захода солнца на небе можно было увидеть серп луны. Если серп не был виден после 29-го дня месяца, например, из-за облаков или из-за того, что луна заходила сразу после солнца и небо было еще слишком светлым, то новый день считался 30-м днем текущего месяца. Наблюдение лунного серпа должны засвидетельствовать как минимум два заслуживающих доверия мусульманина.
До сегодняшнего дня известно множество конструкций и решений указателей (индикаторов) лунных фаз, однако только единичные решения пригодны для практического использования в обычных механических часах.
Так известны устройства часов, которые снабжены индикаторами лунных фаз (RU 2124749 C1, дата публикации 10.01.1999; JP 61-139778, дата публикации 27.06.1986). Однако известные указатели фаз Луны в часах, выполненные в виде окошек в циферблате различной формы и дисков с нанесенными изображениями Луны, вращающихся под указанными окошками. Такого рода выполнение приводит к геометрическому искажению лунных фаз и значительно усложняют и нагромождают часовой механизм.
Наиболее близким аналогом заявленной полезной модели являются часы, раскрытые в патенте CH 706094 A1 (MAURICE LACROIX SA, 15.08.2013). Циферблат часов состоит из 12-ти равных частей, что соответствует 12-ти месяцам года. Часы оснащены указателем-Луной, который совершает возвратно-поступательное и круговое движение относительно центральной оси циферблата, что позволяет отображать фазы Луны в определенный месяц. При этом для обеспечения правильной работы часовой механизм оснащен сложным устройством обеспечения возвратно-поступательного движения указателя лунных фаз. Кроме этого вращение индикатора лунных фаз осуществляется своей обособленной совокупностью механизмов.
Недостатком известных часов является их сложность выполнения за счет наличия большого количества деталей, обеспечивающих как возвратно-поступательное движение, так и круговое движение индикатора лунных фаз. Вследствие наличия большого количества дискретных элементов снижается надежность всей конструкции в целом, так как выход из строя одной из деталей автоматически ведет к сбою как минимум одной совокупности сопряженных деталей часового механизма. Кроме этого отображение на циферблате солнечных месяцев не позволяет однозначно идентифицировать лунный день и лунный месяц.
Задача и технический результат
Задача и технический результат предлагаемой полезной модели состоит в упрощении конструкции часов с индикацией лунных фаз, снижении трудоемкости изготовления часов и повышении надежности часового механизма в целом за счет уменьшения деталей часового механизма. Кроме этого обеспечивается возможность однозначной идентификации лунного дня и лунного месяца на циферблате.
Раскрытие полезной модели
Поставленная задача решается, а требуемый технический результат при использовании полезной модели достигается тем, что в часах с индикатором фаз Луны, содержащие корпус, циферблат, часовой механизм и устройство индикации фаз Луны, выполненное в виде индикатора фаз Луны и индикаторной поверхности, имеющей двенадцать частей индикатор фаз Луны выполнен в виде стрелки со смотровым отверстием, через которое происходит наблюдение за сменой лунных фаз, которая приводится в движение часовым механизмом через кинематическую связь и совершает один оборот за период близкий двенадцати синодическим месяцам, а в качестве индикаторной поверхности используется поверхность циферблата с нанесенными на него областями, обозначающими освещенную и неосвещенную части Луны, разделенными кривой, построенной по синусоидальной функции на окружности и имеющей двенадцать периодов, соответствующих двенадцати синодическим месяцам, причем соотношение этих областей, наблюдаемых через смотровое отверстие стрелки индикации фаз Луны, соответствует соотношению освещенной и неосвещенной части Луны, наблюдаемой в определенный момент времени с Земли.
При этом кинематическая связь между часовым механизмом и стрелкой индикации фаз Луны выполнена в виде кинематической цепи, состоящей из лунной звездочки, лунного триба, годового колеса, годового триба, промежуточного колеса и колеса индикации фаз Луны.
В то же время исполнительное движение от часового механизма на лунную звездочку может быть передано как часовым колесом, так и любым другим колесом или трибом часового механизма, помимо часового.
При этом циферблат дополнительно содержит шкалу дней лунных месяцев. Также циферблат дополнительно содержит шкалу лунных месяцев.
При этом часы содержат средства стрелочной индикации времени.
Кроме этого часовой механизм может быть как механическим, так и электромеханическим.
При этом часы могут быть как переносные, так и стационарные.
При этом устройство индикации фаз Луны может применяться как со стандартным часовым механизмом, так и с часовым механизмом с дополнительными функциями, такими как часовой механизм для 24-часового циферблата либо часовой механизм, с возможностью отображения мирового времени.
При этом циферблат может содержать дополнительные апертуры для указания других календарных функций.
Краткое описание чертежей
Сущность полезной модели поясняется чертежами.
На приведенных чертежах изображен вариант конструкции часов с индикацией лунных фаз, содержащие циферблат с нанесенными на него областями освещенной и неосвещенной части Луны, обозначающими освещенную и неосвещенную части Луны, разделенными кривой, построенной по синусоидальной функции на окружности и имеющей 12 периодов, соответствующих приблизительно 12 синодическим месяцам, причем соотношение этих областей, наблюдаемых через смотровое отверстие стрелки индикации фаз Луны, соответствует соотношению освещенной и неосвещенной части Луны, наблюдаемой в определенный момент времени с Земли. Также приведены изображения варианта конструкции устройства, приводящего в движение стрелку индикации фаз Луны.
На чертежах изображены следующие элементы конструкции:
1 - циферблат,
2 - стрелка индикации фаз Луны,
3 - часовое колесо,
4 - штифт,
5 - лунная звездочка,
6 - лунный триб,
7 - годовое колесо,
8 - годовой триб,
9 - промежуточное колесо,
10 - колесо индикации фаз Луны,
11 - минутная стрелка,
12 - часовая стрелка,
13 - минутная ось,
14 - корпус часов,
15 - заводная головка.
На фиг. 1 изображен вид циферблата, разделенного на области освещенной и неосвещенной части Луны, содержащий: циферблат 1, стрелку индикации фаз Луны 2.
На фиг. 2 изображен вид циферблата и виды стрелки в различных положениях, содержащий: циферблат 1, стрелку индикации фаз Луны 2.
На фиг. 3 показан общий вид варианта конструкции устройства, приводящего в движение стрелку индикации фаз Луны, содержащий: стрелку индикации фаз Луны 2, часовое колесо 3, штифт 4, лунную звездочку 5, лунный триб 6, годовое колесо 7, годовой триб 8, промежуточное колесо 9, колесо индикации фаз Луны 10, часовую стрелку 11, минутную стрелку 12 и минутную ось 13.
На фиг. 4 показан общий разрез варианта конструкции устройства, приводящего в движение стрелку индикации фаз Луны, содержащий: стрелку индикации фаз Луны 2, часовое колесо 3, штифт 4, лунную звездочку 5, лунный триб 6, годовое колесо 7, годовой триб 8, промежуточное колесо 9, колесо индикации фаз Луны 10, часовую стрелку 11, минутную стрелку 12 и минутную ось 13.
На фиг. 5 изображен вариант общего вида часов с индикацией лунных фаз, содержащих циферблат с нанесенными на него областями освещенной и неосвещенной части Луны, и стрелку, содержащую смотровое отверстие, через которое происходит наблюдение за сменой лунных фаз, с возможностью одновременной индикации лунных месяцев, который содержит: циферблат 1, стрелку индикации фаз Луны 2, часовую стрелку 9, минутную стрелку 10, корпус 12, заводную головку 13.
На фиг. 6 изображен вариант местного вида часов с индикацией лунных фаз, содержащих циферблат с нанесенными на него областями освещенной и неосвещенной части Луны, и стрелку, содержащую смотровое отверстие, через которое происходит наблюдение за сменой лунных фаз, с возможностью одновременной индикации лунных месяцев, который содержит: циферблат 1, стрелку индикации фаз Луны 2.
Осуществление полезной модели
d
h
m
s
Период обращения Луны вокруг Земли, синодический месяц, равен 29,530588 солнечных суток или 2912442,8. Таким образом, календарный месяц может состоять или из 29, или из 30 дней, причем месяцы в году чередуются, чтобы дни месяца как можно лучше попадали на одни и те же фазы Луны. В лунных календарях продолжительность года принимается равной 12 месяцам. В соответствии с этим, продолжительность лунного года получается равной 12×29,53059=354,36708. Значит, в календарном году может быть или 354 дня - простой год, или 355 дней - продолженный (високосный) год.
Начало месяца в лунных календарях приходится на неомению, то есть на первое появление молодой Луны в лучах заходящего Солнца. Это событие легко наблюдаемо, в отличие от новолуния. Неомения отстает от новолуния на 2-3 дня.
Учитывая вышеизложенное, была разработана конструкция часов с индикацией лунных фаз, содержащих циферблат с нанесенными на него областями обозначающими освещенную и неосвещенную части Луны, делящими индикаторную кольцевую поверхность на 12 секторов, соответствующих лунным циклам, и стрелку, содержащую смотровое отверстие, через которое происходит наблюдение за сменой лунных фаз.
Характерной особенностью заявленных часов является циферблат 1, содержащий на своей поверхности две области - область неосвещенной и освещенной части Луны, делящими индикаторную кольцевую поверхность на 12 секторов, соответствующих лунным циклам, и стрелка индикации фаз Луны 2, содержащая смотровое отверстие, через которое пользователь следит за сменой фаз Луны. Область неосвещенной части Луны закрашена в черный цвет, а область освещенной части в белый, либо на ней присутствует изображение лунной поверхность. Области на циферблате нанесены специальным образом, так, чтобы соотношение освещенной и неосвещенной области, которые видит пользователь через смотровое отверстие в стрелке индикации фаз Луны 2, соответствовали соотношению освещенной и неосвещенной Солнцем части Луны в момент индикации. Кривая, являющаяся границей раздела освещенной и неосвещенной области Луны, построена по синусоидальной функции на окружности, таким образом, чтобы период функции, совпадающий с продолжительностью лунного цикла, был равен 30 градусам, для того, чтобы верно отобразить 12 циклов на одной окружности.
В данном устройстве смена обозреваемых фаз Луны происходит благодаря движению стрелки индикации фаз Луны 2, которая в данном варианте приводится в движение кинематической цепью, начинающейся на часовом колесе 3 (фиг. 3, 4). Часовое колесо совершает один оборот в 12 часов, и закрепленным в нем штифтом 4, взаимодействует с лунной звездочкой 5, имеющей 59 зубьев. Лунная звездочка 5 напрессована на лунных триб 6, имеющий 9 зубьев, который взаимодействует с годовым колесо 7, имеющим 108 зубьев. Годовое колесо 7 жестко закреплено на годовом трибе 8, который через промежуточное колесо взаимодействует с колесом индикации фаз Луны 10. Количество зубьев промежуточного колеса 9 может варьироваться, и выбирается с учетом удобства компоновки устройства. Количество зубов годового триба 8 совпадает с количеством зубьев колеса индикации фаз Луны 10.
Период обращения Луны вокруг Земли равен 29,530588 солнечных суток. В данном варианте устройства период обращения равен 29,5 суток. Данная погрешность при столь малом объеме модели является незначительной, неуловимой человеческим глазом. Однако при необходимости путем подбора количеств зубьев колес и трибов, а также введением дополнительных пар колесо-триб, возможно получить необходимое передаточное отношение, соответствующие 29,530588 суткам.
При этом следует понимать, что стрелка индикации фаз Луны 2 может приводиться в движении кинематической цепью от любого другого колеса или триба часового механизма, помимо часового, например от минутного триба, промежуточного колеса, секундного колеса и т.д.
Возможен вариант исполнения часов, при котором стрелка индикации фаз Луны 2 является указателем фаз Луны и одновременно месяца года и дня месяца по лунному календарю, для этого на циферблат наносятся соответствующие шкалы (фиг. 5, 6).
Механизм часов может быть как механическим, так и электромеханическим.
Данного устройство может применяться в стационарных и переносных часах, может использоваться как со стандартным часовым механизмом, так и с часовым механизмом с дополнительными функциями, такими как часовой механизм для 24-часового циферблата либо часовой механизм, с возможностью отображения мирового времени.
На циферблате могут иметься дополнительные апертуры для индикации различных календарных функций, таких как индикация дней недели, чисел месяца и других. Для этого потребуется введение дополнительных деталей в устройство часов. Например, для реализации индикации чисел месяца постоянного действия потребуется введение в механизм суточного колеса, взаимодействующего с часовым механизмом через какое-либо колесо или триб и календарного диска, взаимодействующего с суточным колесом.
Таким образом, обеспечивается достижение требуемого технического результата, а именно упрощение конструкции часов с индикацией лунных фаз, снижение трудоемкости изготовления часов и повышение надежности часового механизма в целом за счет уменьшения деталей часового механизма. Кроме этого обеспечивается возможность однозначной идентификации лунного дня и лунного месяца на циферблате.
Проведенный анализ показывает также, что все общие и частные признаки полезной модели являются существенными, так как каждый из них необходим, а все вместе они не только достаточны для достижения цели полезной модели, но и позволяют реализовать ее промышленным способом.
Использованная литература:
1. В.Н. Пипуныров. История часов с древнейших времен до наших дней. Изд-во «Наука». Москва. 1982. стр. 147-170.
2. И.А. Климишин. Элементарная астрономия. Изд-во «Наука». Физматлит. Москва. 1991. Стр. 219-221, 353-366.