專(zhuān)利名稱(chēng)：普及型環(huán)球日光星象儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種普及型環(huán)球日光星象儀，屬于教學(xué)儀器技術(shù)領(lǐng)域，主要用于小學(xué)自然、中學(xué)地理和大學(xué)地球概論等教學(xué)中演示天體運(yùn)動(dòng)規(guī)律和地球上陽(yáng)光分布、星宿視位置的時(shí)空變化等。
在已有技術(shù)中用來(lái)顯示天文地理現(xiàn)象的儀器設(shè)備有地球公轉(zhuǎn)儀、三球儀、月地運(yùn)行儀和天象館等。但已有的這些儀器或設(shè)備大都是示意性的，精確度差，只能定性演示，不能顯示具體數(shù)據(jù)，且用途單一；天象館雖能演示較多的天象，但不僅設(shè)備投資大，不便于普及，而且不能顯示天象變化的原理和天體運(yùn)行對(duì)大地影響的數(shù)據(jù)。本申請(qǐng)人于1990年8月20日申請(qǐng)，1991年7月3日獲專(zhuān)利權(quán)，專(zhuān)利號(hào)90214251.8的“環(huán)球日光星象儀”雖能集演示天空主要恒星的視方位分布及其周年變化、全球晝夜長(zhǎng)短、日出日沒(méi)時(shí)刻及其周年變化、太陽(yáng)中天高度及其周年變化、月相圓缺變化、日月食產(chǎn)生、朔望月恒星月交點(diǎn)與形成等規(guī)律于一體，用途廣泛，形象逼真，但它結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，制作工藝要求高，造價(jià)高，仍不便于推廣，有些內(nèi)容超出了實(shí)際教學(xué)的需要，個(gè)別地方不夠理想。
本實(shí)用新型的目的在于提供一種既集演示恒星視位置的年變化、全球各地晝夜長(zhǎng)短、日出日落時(shí)刻、太陽(yáng)時(shí)恒星時(shí)對(duì)應(yīng)關(guān)系的周年變化、太陽(yáng)直射點(diǎn)的年變化和日變化、全球各地日、時(shí)的對(duì)應(yīng)關(guān)系等現(xiàn)象及其規(guī)律于一體，又和大中小學(xué)有關(guān)教材內(nèi)容相符合，部件少而精，使用簡(jiǎn)便，易生產(chǎn)制作，造價(jià)低，便于普及，更具實(shí)用性的普及型環(huán)球日光星象儀。
根據(jù)天文學(xué)和地理學(xué)基本原理，針對(duì)已有技術(shù)中存在的主要問(wèn)題，本實(shí)用新型的基本構(gòu)思是以原設(shè)計(jì)環(huán)球日光星象儀為基礎(chǔ)，對(duì)其進(jìn)行精減和改造，將天球、地球、太陽(yáng)等天體和黃道赤道組合在一起，用不同的球體和圈面表示，通過(guò)支撐、固定、傳動(dòng)和定向部件將三球二道裝于同一底座上，依地球公轉(zhuǎn)使太陽(yáng)視位置在黃道上移動(dòng)的原理，將日、地同置于黃道面上并使地球繞日公轉(zhuǎn)，又據(jù)天球和天軸的定義使地軸與天軸同步調(diào)整，地球置于天球中心并用子午圈、晨昏圈、緯度圈、太陽(yáng)時(shí)圈和節(jié)氣盤(pán)、地平高度組合圈等輔助構(gòu)件來(lái)明確顯示數(shù)據(jù)關(guān)系。
本實(shí)用新型的特征在于所述的普及型環(huán)球日光星象儀除由轉(zhuǎn)臂、底座及其中心立柱、表示太陽(yáng)的球體(以下直呼天體名稱(chēng)，而不再加“表示xx的球體”字樣)、天球、黃道圈、子午圈、太陽(yáng)時(shí)圈、緯度圈、地球和晨昏圈構(gòu)成以外，還由搖把、蓋盤(pán)、平衡鐵、節(jié)氣盤(pán)、蓋碗、地轉(zhuǎn)軸、黃道架、外天向管、定天圈、內(nèi)天向管、上托輪板、黃道定向管、地軸定向管、地轉(zhuǎn)傳動(dòng)立柱、傳動(dòng)齒輪Z1～Z9和附加的地平高度組合圈構(gòu)成；上述的轉(zhuǎn)臂、傳動(dòng)齒輪中的固定輪Z1及其輪套、節(jié)氣盤(pán)和蓋盤(pán)由下往上依次套裝于上述的底座的中心立柱上，用螺絲固定后再扣上上述的蓋碗，上述的表示太陽(yáng)的球體裝于該中心立柱的最頂端；上述的上托輪板與轉(zhuǎn)臂由螺絲固定連接，上述的地轉(zhuǎn)傳動(dòng)立柱由內(nèi)向外依次套裝上上述的地軸定向管和黃道定向管后共同垂直向上穿過(guò)上述的上托輪板近右端的安裝孔，再套裝上述的內(nèi)外天向管及定天圈各由頂絲固定；上述的傳動(dòng)齒輪中的Z1～Z4和Z6由左向右依次相互嚙合排列裝于上述的轉(zhuǎn)臂的中心線(xiàn)上，其中Z6與相互連為一體的上述的地軸定向管和地向軸中的地軸定向管相連接，齒輪Z4和Z5同步，Z7和Z5嚙合并與上述的內(nèi)天向管連為一體，上述的天球與外天向管上端固定連接并由上述的定天圈控制內(nèi)外天向管的離合，齒輪Z8與Z9相互嚙合并分別與上述的地轉(zhuǎn)傳動(dòng)立柱和地轉(zhuǎn)軸連為一體；上述的地球套裝于上述的地轉(zhuǎn)軸上，上述的黃道圈固定于上述的和黃道定向管連為一體的黃道架上；上述的子午圈與晨昏圈垂直交叉固定為一體并騎在黃道圈上，其下端有與圈相平行的夾持地軸的孔。上述的天球?yàn)橐阅宵S極為支點(diǎn)且與上述的地球同心的球體，并以黃經(jīng)90°和180°為界分為兩個(gè)半球，其上分別標(biāo)有半透明的(以便透過(guò)天球看地球)恒星分布圖、黃道、天赤道、銀道重要星云、24個(gè)恒星時(shí)、24節(jié)氣的太陽(yáng)黃經(jīng)和全部星座及重要恒星名稱(chēng)。上述的子午圈其上標(biāo)有21條用以顯示太陽(yáng)輻射緯度分布的太陽(yáng)輻射線(xiàn)且每條輻射線(xiàn)上均標(biāo)有顯示全球各地太陽(yáng)高度周年變化的太陽(yáng)高度。上述的附加的地平高度組合圈(又叫量天尺)由以每10°為一刻度標(biāo)有0°、30°、60°和90°兩個(gè)弧的半圓形的高度弧和以每10°為一刻度標(biāo)有0°、30°、60°、90°、120°、150°、180°、210°、240°、270°、300°、330°和360°(即0°)的整圓形的地平圈構(gòu)成，上述的高度弧和地平圈相互垂直固定連接，并在地平圈上還設(shè)有以180°為中心供天球支點(diǎn)通過(guò)的30°的開(kāi)合口。
本實(shí)用新型的突出優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，造價(jià)較低，堅(jiān)固耐用，功能多且和大中小學(xué)有關(guān)教材內(nèi)容和教學(xué)重點(diǎn)相吻合，既能演示因地球公轉(zhuǎn)產(chǎn)生的晝夜長(zhǎng)短，日出日落時(shí)刻、太陽(yáng)直射點(diǎn)的位置、太陽(yáng)高度、太陽(yáng)輻射量的緯度分布等時(shí)空變化、世界各地日期時(shí)刻的變化和對(duì)應(yīng)關(guān)系、五帶四季的成因；又能演示恒星視方位的日變化和年變化、恒星時(shí)與太陽(yáng)時(shí)的對(duì)應(yīng)關(guān)系及黃赤交角太陽(yáng)黃經(jīng)等，本儀器使用方便，不用隨時(shí)調(diào)整，用手推動(dòng)，自動(dòng)顯示，周而復(fù)始，不僅能顯示天文地理現(xiàn)象，而且還能顯示具體的時(shí)刻數(shù)據(jù)。
附


圖1為本實(shí)用新型最佳實(shí)施例之一的整體結(jié)構(gòu)正視局剖示意圖；附圖2為附加的地平高度組合圈構(gòu)造示意圖。
圖中1搖把，2蓋盤(pán)，3平衡鐵，4轉(zhuǎn)臂，5節(jié)氣盤(pán)6底座及其中心立柱，7蓋碗，8表示太陽(yáng)的球體，9天球，10黃道圈，11子午圈，12太陽(yáng)時(shí)圈，13緯度圈，14地球，15地轉(zhuǎn)軸，16地向軸，17晨昏圈，18黃道架，19外天向管，20定天圈，21內(nèi)天向管22上托輪板，23黃道定向管，24地軸定向管，25地轉(zhuǎn)傳動(dòng)立柱，26齒輪Z1～Z9，27地平高度組合圈，28高度弧，29地平圈。
結(jié)合最佳實(shí)施例和附圖，對(duì)本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)特征進(jìn)一步簡(jiǎn)述如下裝在轉(zhuǎn)臂4左端平衡鐵3和蓋盤(pán)2上面用以推動(dòng)儀器運(yùn)轉(zhuǎn)的搖把1采用金屬材料加工，轉(zhuǎn)臂4為364X40X2(mm)的鐵板，蓋盤(pán)2為橢圓形金屬盤(pán)，其上有節(jié)氣盤(pán)孔和中心立柱孔，節(jié)氣盤(pán)5為鐵質(zhì)圓盤(pán)，裝于蓋盤(pán)2上，其上有24節(jié)氣名稱(chēng)，底座及其中心立柱6底座為弧形腿的鑄鐵件，中心立柱為無(wú)縫鋼管，該管依次穿過(guò)齒輪Z1輪套、轉(zhuǎn)臂4、蓋盤(pán)2、節(jié)氣盤(pán)5和蓋碗7的中心孔后其頂端裝表示太陽(yáng)的球體－－燈泡8，其電線(xiàn)和插頭從管內(nèi)通過(guò)由底座下面引出，透明塑料質(zhì)空心的天球9、黃色塑料質(zhì)的黃道圈10、白色表示向日弧，藍(lán)色表示背日弧的子午圈11、用紅色表示的太陽(yáng)時(shí)圈12、與子午圈垂直交叉的緯度圈13、用公知地球儀表示的地球14、由銅管制成下連齒輪Z的地轉(zhuǎn)軸、由末端套有內(nèi)插大頭針的油筆管的實(shí)心棒制成的地向軸16、由紅色為晨弧黃色表示昏弧固定于子午圈上的晨昏圈17，半圓形的黃道架18均裝在天球9的內(nèi)外并通過(guò)外天向管19、定天圈20、下連齒輪Z的內(nèi)天向管21、黃道定向管22、下連齒輪Z6的地軸定向管24、支撐在實(shí)心鋼質(zhì)上連齒輪Z8的地轉(zhuǎn)傳動(dòng)立柱25上，該立柱25通過(guò)矩形鐵質(zhì)上托輪板22安裝在轉(zhuǎn)臂4的右端。用手推動(dòng)搖把1使轉(zhuǎn)壁4沿逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)，在傳動(dòng)齒輪的作用下，地軸、天軸同步調(diào)整，在地軸的驅(qū)動(dòng)下，子午圈11帶動(dòng)晨昏圈17沿子午圈的轉(zhuǎn)動(dòng)方向來(lái)回?cái)[動(dòng)，緯度圈13帶動(dòng)太陽(yáng)時(shí)圈12隨地軸擺動(dòng)。
作為本實(shí)施例的變更1、各部外型尺寸和所用原材料及齒輪的齒數(shù)等均可適當(dāng)變更；2、本儀器可根據(jù)不同的教學(xué)需要去掉某些構(gòu)件簡(jiǎn)化成如大地日光分布儀、晝夜長(zhǎng)短變化儀、太陽(yáng)高度變化儀、太陽(yáng)輻射量分布儀等多種天文地理儀器；3、天球兩半球的分割線(xiàn)可變更，表示太陽(yáng)的燈泡可用手電筒代替。
權(quán)利要求1.一種普及型環(huán)球日光星象儀，由轉(zhuǎn)臂[4]、底座及其中心立柱[6]、表示太陽(yáng)的球體[8]、天球[9]、黃道圈[10]、子午圈[11]、太陽(yáng)時(shí)圈[12]、緯度圈[13]、地球[14]和晨昏圈[17]構(gòu)成，本實(shí)用新型的特征在于所述的普及型環(huán)球日光星象儀除上述構(gòu)件外，還由搖把[1]、蓋盤(pán)[2]、平衡鐵[3]、節(jié)氣盤(pán)[5]、蓋碗[7]、地轉(zhuǎn)軸[15]、地向軸[16]、黃道架[18]、外天向管[19]、定天圈[20]、內(nèi)天向管[21]、上托輪板[22]、黃道定向管[23]、地軸定向管[24]、地轉(zhuǎn)傳動(dòng)立柱[25]、傳動(dòng)齒輪Z1～Z9[26]和附加的地平高度組合圈[27]構(gòu)成，上述的轉(zhuǎn)臂[4]、傳動(dòng)齒輪[26]中的固定輪Z1及其輪套、節(jié)氣盤(pán)[5]和蓋盤(pán)[2]由下往上依次套裝于上述的底座及其中心立柱[6]的中心立柱上固定后再扣上上述的蓋碗[7]，上述的表示太陽(yáng)的球體[8]裝于該中心立柱的最頂端；上述的上托輪板[22]與轉(zhuǎn)臂[4]由螺絲固定連接，上述的地轉(zhuǎn)傳動(dòng)立柱[25]由內(nèi)向外依次套裝上上述的地軸定向管[24]和黃道定向管[23]后共同垂直向上穿過(guò)上托輪板[22]近右端的安裝孔，再套裝上述的內(nèi)外天向管[21]和[19]及定天圈[20]由頂絲固定；上述傳動(dòng)齒輪[26]中的Z1～Z4和Z6由左向右依次相互嚙合排列裝于上述的轉(zhuǎn)臂[4]的中心線(xiàn)上，其中Z6與相互連為一體的上述的地軸定向管[24]和地向軸[16]中的地軸定向管[24]相連接，齒輪Z4和齒輪Z5同步，Z7和Z5嚙合并與上述的內(nèi)天向管[21]連為一體，上述的天球[9]與外天向管[19]上端固定連接并由上述的定天圈[20]控制內(nèi)外天向管[21]和[19]的離合，齒輪Z8與Z9相互嚙合并分別與上述的地轉(zhuǎn)傳動(dòng)立柱[25]和地轉(zhuǎn)軸[15]連為一體；上述的地球[14]套裝與上述的地轉(zhuǎn)軸[15]上，上述的黃道圈[10]固定于上述的和黃道定向管[23]連為一體的黃道架[18]上，上述的子午圈[11]與晨昏圈[17]垂直交叉固定為一體并騎在黃道圈[10]上，其下端有夾持地軸的孔。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的普及型環(huán)球日光星象儀，其特征在于上述的天球［9］為以南黃極為支點(diǎn)且與地球［14］同心的球體，并以黃經(jīng)90°和180°為界分為兩個(gè)半球，其上分別標(biāo)有半透明的恒星分布圖、黃道、天赤道、銀道重要星云、24個(gè)恒星時(shí)、24節(jié)氣的太陽(yáng)黃經(jīng)和全部星座及重要恒星名稱(chēng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的普及型環(huán)球日光星象儀，其特征在于上述的子午圈［11］其上標(biāo)有21條顯示太陽(yáng)輻射緯度分布的太陽(yáng)輻射線(xiàn)且每條輻射線(xiàn)上均標(biāo)有顯示全球各地太陽(yáng)高度周年變化的太陽(yáng)高度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的普及型環(huán)球日光星象儀，其特征在于上述附加的地平高度組合圈［27］由以每10°為一刻度標(biāo)有兩個(gè)0°～90°的半圓形的高度?。?8］和以每10°為一刻度標(biāo)有0°～360°的整圓形的地平圈［29］構(gòu)成，上述的高度?。?8］和地平圈［29］相互垂直固定連接，并在地平圈［29］上還設(shè)有以180°為中心供天球支點(diǎn)通過(guò)的30°的開(kāi)合口。
專(zhuān)利摘要一種普及型環(huán)球日光星象儀，屬于教學(xué)儀器，主要用于演示天體運(yùn)動(dòng)規(guī)律和地球上陽(yáng)光分布、星宿視位置的時(shí)空變化等。其特征是該儀器由表示天球、地球和太陽(yáng)的球體及使其按規(guī)律運(yùn)轉(zhuǎn)的支撐、固定、連接、定向和傳動(dòng)裝置以及顯示天象時(shí)刻數(shù)量的部件構(gòu)成。具有結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單、造價(jià)較低、功能齊全、與大中小學(xué)有關(guān)教材內(nèi)容聯(lián)系密切，使用簡(jiǎn)便，演示效果形象逼真，能明晰顯示天象的具體時(shí)刻和數(shù)據(jù)等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G09B27/02GK2203479SQ9424056
公開(kāi)日1995年7月12日 申請(qǐng)日期1994年5月31日 優(yōu)先權(quán)日1994年5月31日
發(fā)明者劉云興, 王濤, 王京秋, 王久梁, 劉增軍 申請(qǐng)人:劉云興