CH687572B5

CH687572B5 - Sundial.

Info

Publication number: CH687572B5
Application number: CH03032/94A
Authority: CH
Inventors: Jean-Marc Wiederrecht
Original assignee: Jean-Marc Wiederrecht
Priority date: 1994-10-07
Filing date: 1994-10-07
Publication date: 1997-07-15
Also published as: CH687572GA3

Abstract

the horizontal sundial has a stylus of which the shape is projected on at least a graduation of hours. The graduation is circular and has regular increments. The time is given by the intersection of the stylus projection with the graduated part. The inclination of the stylus w.r.t. the horizontal plane is a function of the latitude of the location of the sundial. The stylus is displaceable linearly w.r.t. the hourly graduation following its diameter, such that the eccentricity of the stylus can be determined for each day of the year as a function of the latitude of the sundial and of the declination of the sun at that location w.r.t. the day of the year.

Description

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CH 687 572G A3 CH 687 572G A3

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Description Description

La présente invention a pour objet un cadran solaire, plus particulièrement un cadran solaire du type horizontal comportant au moins une graduation des heures située dans un plan horizontal et un style situé dans un plan perpendiculaire au plan contenant la graduation, passant par l'axe midi-minuit, et formant un angle avec le plan de cette graduation dépendant de la latitude du lieu où se trouve le cadran solaire. The subject of the present invention is a sundial, more particularly a sundial of the horizontal type comprising at least one hour graduation situated in a horizontal plane and a style situated in a plane perpendicular to the plane containing the graduation, passing through the midday axis. midnight, and forming an angle with the plane of this graduation depending on the latitude of the place where the sundial is located.

On connaît bien entendu de tels cadrans solaires mais leur utilisation pour une mesure du temps précise est d'une pratique impossible car d'une part il faut tenir compte de l'équation du temps définissant la différence entre le jour solaire moyen et le jour solaire vrai, différence qui varie tout au long de l'année de +14' 20" à -16' 24", d'autre part la lecture de l'heure doit se faire sur des élipses ou en appliquant des tables pour tenir compte de la déclinaison du soleil. Of course, such sundials are known, but their use for a precise measurement of time is impossible, because on the one hand, the time equation defining the difference between the average solar day and the solar day must be taken into account. true, difference which varies throughout the year from +14 '20 "to -16' 24", on the other hand the reading of the time must be done on ellipses or by applying tables to take account of the declination of the sun.

Le but de la présente invention est de réaliser un cadran solaire d'un maniement simple permettant une lecture immédiate de l'heure sur une graduation circulaire avec une précision de l'ordre de la minute. The object of the present invention is to produce a sundial of simple handling allowing an immediate reading of the time on a circular scale with an accuracy of the order of a minute.

Ceci est obtenu avec un cadran solaire présentant les caractéristiques énumérées à la revendication 1. This is obtained with a sundial having the characteristics listed in claim 1.

Le dessin annexé illustre schématiquement et à titre d'exemple une forme d'exécution du cadran solaire selon l'invention. The accompanying drawing illustrates schematically and by way of example an embodiment of the sundial according to the invention.

La fig. 1 est une vue en plan du cadran solaire selon l'invention. Fig. 1 is a plan view of the sundial according to the invention.

La fig. 2 est une vue en plan partielle et à plus grande échelle du cadran solaire. Fig. 2 is a partial plan view on a larger scale of the sundial.

La fig. 3 est une coupe partielle du cadran solaire suivant la ligne A-A de la fig. 1. Fig. 3 is a partial section of the sundial along the line A-A of FIG. 1.

La fig. 4 est une coupe partielle du cadran solaire suivant la ligne B-B de la fig. 1. Fig. 4 is a partial section of the sundial along the line B-B in FIG. 1.

Les fig. 5 et 6 sont des coupes partielles à plus grande échelle du cadran selon la ligne C-C et D-D de la fig. 1. Figs. 5 and 6 are partial sections on a larger scale of the dial along the line C-C and D-D of FIG. 1.

Le cadran solaire illustré comporte un boîtier constitué d'une plaque de base 1, d'une couronne extérieure 2 solidaire de la plaque de base 1 et d'un disque supérieur 3 fixé à la couronne extérieure 2 par des ponts 4. The sundial illustrated comprises a housing consisting of a base plate 1, an outer ring 2 secured to the base plate 1 and an upper disc 3 fixed to the outer ring 2 by bridges 4.

La couronne extérieure 2 porte une graduation de l'heure solaire vraie ainsi qu'au voisinage de 12 heures une graduation 2a indiquant les valeurs possibles de l'équation de temps. The outer crown 2 carries a graduation of the true solar hour as well as in the vicinity of 12 hours a graduation 2a indicating the possible values of the time equation.

Une couronne d'affichage est disposée entre le disque supérieur 3 et la couronne extérieure 2 et repose sur une battue inférieure 6 de celle-ci. Cette couronne d'affichage est disposée de manière à ce que sa face supérieure soit pratiquement dans le même plan que la face supérieure du disque 3 et de la couronne fixe 2. A display crown is arranged between the upper disc 3 and the outer crown 2 and rests on a lower battue 6 thereof. This display crown is arranged so that its upper face is practically in the same plane as the upper face of the disc 3 and of the fixed crown 2.

Cette couronne d'affichage se compose d'une couronne support 5 rotative sur laquelle sont disposées deux couronnes graduées 5a et 5b portant l'une 5a une graduation de l'heure locale et l'autre This display crown consists of a rotating support crown 5 on which are arranged two graduated crowns 5a and 5b, one bearing 5a a local time scale and the other

5b une graduation de l'heure GMT. La couronne graduée 5a est déplaçable angulairement et par rapport au support 5 et peut être fixé à celui-ci à l'aide d'une goupille 5c dans deux positions différentes correspondant à l'heure d'été et à l'heure d'hiver. 5b a GMT time scale. The graduated crown 5a is angularly movable and relative to the support 5 and can be fixed to the latter using a pin 5c in two different positions corresponding to summer time and winter time .

Le disque supérieur 3 est muni à sa périphérie d'une graduation 7 de 365 pas représentant les jours de l'année, répartis en mois de janvier à décembre. The upper disc 3 is provided at its periphery with a graduation 7 of 365 steps representing the days of the year, distributed in months from January to December.

Ce disque supérieur 3 est encore muni de deux fentes 8 2parallèles à la ligne de coupe A-A. Ces deux fentes 8 servent de guide à un chariot déplaçable linéairement comportant deux triangles 9 reliés au-dessus du disque 3 par une plaque frontale 10 et en dessous de ce disque par un organe de commande 11. L'angle que forme le plan de la plaque frontale 10 du chariot avec le disque 3, déterminé par les triangles 9, en fonction de la latitude du lieu d'utilisation du cadran solaire. This upper disc 3 is also provided with two slots 8 2 parallel to the cutting line A-A. These two slots 8 serve as a guide for a linearly movable carriage comprising two triangles 9 connected above the disc 3 by a front plate 10 and below this disc by a control member 11. The angle formed by the plane of the front plate 10 of the carriage with the disc 3, determined by the triangles 9, as a function of the latitude of the place of use of the sundial.

La plaque frontale 10 du chariot porte suivant son axe de symétrie un style 12 dont la longueur est déterminée en fonction du diamètre de la graduation 7 ou du disque 3. The front plate 10 of the carriage carries along its axis of symmetry a style 12 the length of which is determined as a function of the diameter of the graduation 7 or of the disc 3.

Pour obtenir le résultat recherché, soit l'indication en un lieu donné de l'heure par l'intersection de l'ombre du style 12 sur la graduation 7, le style étant situé dans un plan Nord-Sud, il faut que pour chaque jour de l'année la position du chariot portant le style 12 soit déterminée avec précision en fonction de la latitude du lieu. To obtain the desired result, namely the indication in a given place of the hour by the intersection of the shadow of style 12 on the graduation 7, the style being located in a North-South plane, it is necessary that for each day of the year the position of the carriage bearing the style 12 is determined precisely according to the latitude of the place.

Pour réaliser simplement et automatiquement ce positionnement du chariot jour après jour, le cadran solaire comporte encore à l'intérieur du boîtier un disque 13 pivoté concentriquement à la couronne support 5 sur la base 1 comportant dans sa face supérieure une rainure 14 dans laquelle est engagé un ergot 15 de l'organe de commande 11 du chariot. To carry out this positioning of the carriage simply and automatically day after day, the sundial still has inside the housing a disc 13 pivoted concentrically with the support ring 5 on the base 1 having in its upper face a groove 14 in which is engaged a lug 15 of the control member 11 of the carriage.

La forme de cette rainure 14 est calculée pour chaque lieu où le cadran solaire est utilisé et dépend de la latitude de ce lieu d'utilisation ainsi que de la déclinaison du soleil. The shape of this groove 14 is calculated for each place where the sundial is used and depends on the latitude of this place of use as well as on the variation of the sun.

Le disque rotatif 13 portant cette rainure 14 est pivoté autour d'un axe 16 et porte un index 17 coopérant avec la graduation des jours 7 portée par le disque supérieur fixe 3. The rotary disc 13 carrying this groove 14 is pivoted about an axis 16 and carries an index 17 cooperating with the graduation of the days 7 carried by the fixed upper disc 3.

Ainsi pour que l'ombre portée du style 12 indique avec exactitude, pour un lieu donné, l'heure solaire jour après jour, il suffit de faire coïncider l'index 17 avec la date du jour. So that the drop shadow of style 12 accurately indicates, for a given place, the solar time day after day, it suffices to make index 17 coincide with today's date.

Pour avoir une indication précise de l'heure non pas solaire, mais civile, il faut tenir compte de l'équation du temps solaire qui implique une variation de +14' 20" à -16' 24" suivant le jour de l'année. To have a precise indication of the time not solar, but civil, it is necessary to take into account the equation of solar time which implies a variation from +14 '20 "to -16' 24" according to the day of the year .

Pour ce faire, une came 18 est fixée sous le disque rotatif 13 et sa périphérie coopère avec une extrémité d'un levier 19 pivoté sur la plaque de base 1 et dont l'autre extrémité 19a sert de butée à une goupille 20 solidaire de la couronne support mobile 5. Un ressort 21 maintient cette goupille 20 contre l'extrémité 19a du levier et assure donc automatiquement le positionnement de la graduation des heures portée par les couronnes graduées To do this, a cam 18 is fixed under the rotary disc 13 and its periphery cooperates with one end of a lever 19 pivoted on the base plate 1 and the other end 19a of which serves as a stop for a pin 20 secured to the movable support crown 5. A spring 21 holds this pin 20 against the end 19a of the lever and therefore automatically ensures the positioning of the scale of the hours carried by the graduated crowns

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5a, 5b de manière à corriger l'écart entre l'heure solaire et l'heure civile, c'est-à-dire tenant compte automatiquement de l'équation du temps définissant la différence entre le jour solaire moyen et le jour solaire vrai. En outre l'extrémité 19a du levier porte un index coopérant avec la graduation 2a indiquant la valeur de l'équation du temps permettant de visualiser la différence entre l'heure locale et liheure solaire vraie. 5a, 5b so as to correct the difference between solar time and calendar time, that is to say automatically taking into account the equation of time defining the difference between the average solar day and the true solar day . In addition, the end 19a of the lever carries an index cooperating with the scale 2a indicating the value of the equation of time making it possible to visualize the difference between the local time and the true solar time.

Cette correction est également obtenue en plaçant l'index 17 sur le jour de l'année considérée. This correction is also obtained by placing the index 17 on the day of the year considered.

Ainsi, par un déplacement pas à pas, jour après jour de l'index 17 pour le faire coïncider à la date exacte, on obtient un cadran solaire affichant l'heure exacte, pour un lieu donné, à ±1 minute. Thus, by moving step by step, day after day, the index 17 to make it coincide with the exact date, we obtain a sundial displaying the exact time, for a given place, at ± 1 minute.

Grâce au dispositif très simple décrit, il est possible de réaliser un cadran solaire permettant, pour un endroit donné, de lire l'heure comme sur le cadran d'une montre avec une précision encore jamais atteinte pour un cadran solaire. Thanks to the very simple device described, it is possible to produce a sundial allowing, for a given location, to read the time as on the dial of a watch with a precision never before attained for a sundial.

Le déplacement du disque rotatif 13 et de la came 18 peut également se faire avec un galet 22 pivoté sur le boîtier et engrenant avec une denture pratiquée sur la tranche du disque rotatif 13 ou entrant en contact à friction avec un joint Oring porté par la périphérie de ce disque rotatif 13. The displacement of the rotary disc 13 and of the cam 18 can also be done with a roller 22 pivoted on the housing and meshing with a toothing made on the edge of the rotary disc 13 or coming into friction contact with an Oring seal carried by the periphery of this rotating disc 13.

Dans une version plus complexe du cadran solaire le déplacement du disque 13 et de la came 18 pourrait être automatisé, à l'aide d'un mouvement mécanique ou d'un moteur pas à pas par exemple. In a more complex version of the sundial, the movement of the disc 13 and the cam 18 could be automated, using a mechanical movement or a stepping motor for example.

Dans une exécution simplifiée du cadran solaire, lorsqu'une précision de l'ordre du quart d'heure est suffisante, la came 18 et le levier peuvent être omis, l'équation du temps n'est alors pas prise en compte. In a simplified execution of the sundial, when a precision of the order of a quarter of an hour is sufficient, the cam 18 and the lever can be omitted, the equation of time is then not taken into account.

Comme on le voit particulièrement bien à la fig. 2 le chariot 10 peut porter latéralement des indexes 23, 24 formés par des goupilles coopérant avec des graduations indiquant respectivement l'heure de l'aube et l'heure du crépuscule pour chaque jour de l'année. As can be seen particularly clearly in FIG. 2 the carriage 10 can laterally carry indexes 23, 24 formed by pins cooperating with graduations indicating respectively the time of dawn and the time of twilight for each day of the year.

Un troisième index 25 également porté par le chariot 10 traverse la plaque supérieure 3 par une fente 26 et permet d'indiquer sur des graduations situées de part et d'autre de cette fente la longueur du jour respectivement la hauteur du soleil pour un jour donné. A third index 25 also carried by the carriage 10 crosses the upper plate 3 through a slot 26 and makes it possible to indicate on graduations situated on either side of this slot the length of the day respectively the height of the sun for a given day .

Ce cadran solaire utilisant un mécanisme mécanique somme toute relativement simple est très complet et permet d'indiquer avec une précision de l'ordre de la minute: This sundial using a relatively simple mechanical mechanism is very complete and allows to indicate with an accuracy of the order of a minute:

1. l'heure solaire «vraie» c'est-à-dire l'heure du passage réel du soleil sur le lieu considéré. Cette heure ne tient pas compte (n'est pas corrigée) de l'équation du temps. Lorsque l'ombre du style est exactement sur XII, il est exactement midi vrai du lieu, le soleil est donc exactement au zénith du méridien du lieu. 1. "true" solar time, that is to say the time of the actual passage of the sun over the place considered. This time does not take into account (is not corrected) the time equation. When the shadow of the style is exactly on XII, it is exactly midday true of the place, the sun is therefore exactly at the zenith of the meridian of the place.

La lecture est exacte à l'intersection de l'ombre et du cercle portant la graduation. The reading is exact at the intersection of the shadow and the circle bearing the graduation.

2. l'heure légale du lieu (horaire d'été et d'hiver) 2. the legal time of the place (summer and winter time)

Pour obtenir l'heure légale du lieu, il faut corriger l'heure solaire: To obtain the legal time of the place, it is necessary to correct the solar time:

a) de l'erreur de passage du soleil au cours de l'année (équation du temps) a) the error of passage of the sun during the year (equation of time)

Ce résultat est obtenu en faisant tourner le disque support 5 d'une manière adéquate par le mécanisme décrit. This is achieved by rotating the support disc 5 adequately by the mechanism described.

Exemple: lorsque le soleil «retarde» de 15 minutes il y a lieu d'aller à sa rencontre de 15' afin que la lecture de l'ombre soit juste, il faut donc faire tourner le disque support 5 de 15' à gauche. Example: when the sun "delays" by 15 minutes it is necessary to go to meet it by 15 'so that the reading of the shadow is correct, it is therefore necessary to rotate the support disc 5 by 15' to the left.

b) de la valeur de l'écart entre la longitude de Greenwich et du lieu concerné + du décalage horaire fixé par des conventions + variations saisonnières. b) the value of the difference between the longitude of Greenwich and the place concerned + the time difference fixed by conventions + seasonal variations.

Les corrections sont obtenues: Corrections are obtained:

- pour l'équation par la rotation avant-arrière du support 5 - for the equation by the front-rear rotation of the support 5

- par le décalage du disque 5a d'un angle correspondant à la différence de longitude et du décalage horaire, au moyen d'une goupille traversant le disque 5a. Pour le changement d'horaire saisonnier, un deuxième trou est percé 15° (1 h) en avant. - By shifting the disc 5a by an angle corresponding to the difference in longitude and the time difference, by means of a pin passing through the disc 5a. For the seasonal schedule change, a second hole is drilled 15 ° (1 h) ahead.

Exemple: Genève longitude 6°04'E Example: Geneva longitude 6 ° 04'E

- le soleil «passe» donc environ 24' plus tôt à Genève qu'à Greenwich. - the sun therefore "passes" about 24 'earlier in Geneva than in Greenwich.

- les conventions font que Genève se trouve dans le premier fuseau (+ 1 heure). - conventions mean that Geneva is in the first zone (+ 1 hour).

Donc lorsque le soleil passe au méridien de Greenwich, il est: 12h00 GMT à Genève, le temps légal est: 13h00. Toutefois, le soleil a déjà «passé» au méridien de Genève depuis 24'. So when the sun goes over the Greenwich meridian, it is: 12:00 GMT in Geneva, the legal time is: 13:00. However, the sun has already "passed" the meridian of Geneva for 24 '.

Le soleil passe au méridien de Genève à 13h00 temps légal moins 24' soit à 12h36' temps légal soit 11 h 36 GMT, (en été, il faut rajouter 1 h; midi solaire 13h36' TL) Sans tenir compte de l'équation du temps l'axe Nord-Sud du cadran solaire doit in-tersecter le disque 5a à 12h36' (13h36' en été). The sun goes over the meridian of Geneva at 1:00 p.m. legal time minus 24 'either at 12:36 p.m. legal time or 11:36 a.m. GMT, (in summer, one hour must be added; solar noon 1:36 p.m.' TL) Without taking into account the equation of time the North-South axis of the sundial must intersect disk 5a at 12:36 '(13:36' in summer).

3. Les heures GMT 3. GMT hours

Le décalage en minutes est le même que sur l'échelle précédente. The offset in minutes is the same as on the previous scale.

Cette échelle n'est pas affectée par le changement d'horaire saisonnier, elle est décalée d'un nombre entier d'heures selon le décalage horaire conventionnel. This scale is not affected by the seasonal schedule change, it is shifted by a whole number of hours according to the conventional time difference.

Le disque 5b qui porte ces inscriptions est fixé sur le disque 5, il bouge donc également tout au long de l'année pour tenir compte de l'équation du temps. The disc 5b which carries these inscriptions is fixed on the disc 5, it therefore also moves throughout the year to take account of the equation of time.

4. L'échelle et le curseur d'indications de la valeur de l'équation. Le curseur bouge tout au long de l'année, sa position indique le nombre de minutes en plus ou en moins de l'équation du temps. 4. The scale and the cursor of indications of the value of the equation. The cursor moves throughout the year, its position indicates the number of minutes more or less than the equation of time.

5. La date 5. The date

Les dates des 365 jours de l'année sont reportées sur le disque 3 en faisant tourner le pignon, l'utilisateur amène l'index 17 sur le jour de l'année désiré. Toutes les indications fournies par le cadran solaire sont dépendantes de la date ainsi affichée. The dates of the 365 days of the year are reported on the disk 3 by rotating the pinion, the user brings the index 17 to the desired day of the year. All the indications provided by the sundial are dependent on the date thus displayed.

6. Les heures d'aube et de crépuscule 6. The hours of dawn and dusk

Les valeurs sont données sur des échelles parallèles au déplacement du chariot 10. The values are given on scales parallel to the movement of the carriage 10.

Les valeurs fournies sont valables indépendamment du relief (6° sous l'horizon, apparition étoile de première magnitude) The values provided are valid regardless of the relief (6 ° below the horizon, appearance of first magnitude star)

7.-8. Des échelles fournissant les valeurs de longueur de journées parallèles aux précédentes. 7.-8. Scales providing the length values of days parallel to the previous ones.

a) entre les heures de levers et couchers b) entre les heures d'aube et crépuscule a) between sunrise and sunset hours b) between dawn and dusk

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9. Une échelle parallèle aux précédentes fournissant la hauteur du soleil au zénith du méridien du lieu jour par jour. 9. A scale parallel to the previous ones providing the height of the sun at the zenith of the meridian of the place day by day.

10. Une rose des vents peut être apposée sur la plaque 3 et fournir le Nord géographique (pas magnétique). Il suffit de régler le cadran solaire avec une montre précise pour que le cadran solaire soit parfaitement orienté. On peut encore munir le cadran solaire de l'indication du signe du zodiac communiquant à l'échelle des jours. Un niveau d'eau peut être incorporé. 10. A compass rose can be affixed to plate 3 and provide geographic North (not magnetic). Just set the sundial with a precise watch so that the sundial is perfectly oriented. We can also equip the sundial with the indication of the sign of the zodiac communicating on the day scale. A water level can be incorporated.

Claims

1. Horizontal sundial comprising a style whose shadow is cast on at least one hour scale, characterized in that the hour scale is circular and has regular increments; that the time is given by the intersection of the shadow of the style with this graduation; that the inclination of the style relative to the horizontal display plane is a function of the latitude of the place of use of the dial; by the fact that the style is linearly displaceable with respect to the graduation of the hours along a diameter thereof, so that the eccentricity of the style is determined for each day of the year as a function of the latitude of the place d use of the dial and the variation of the sun at the place of use according to the day of the year.

2. Sundial according to claim 1, characterized in that it comprises a housing formed by a bottom; a fixed outer ring and a fixed upper disc secured to the fixed outer ring; an intermediate crown, located approximately in the plane of the upper disc and the fixed crown, carries the hour mark.

3. Dial according to claim 2, characterized in that the style is mounted on a carriage movable linearly relative to the upper disc.

4. Dial according to claim 3, characterized in that the housing contains a rotary disc pivoted concentrically with the intermediate crown carrying the hour graduation, this disc having on its upper face a groove closed on itself whose shape depends on the latitude of the place of use of the dial as well as of the variation of the sun and by the fact that the carriage carrying the style is connected to a finger cooperating with this groove.

5. Dial according to claim 4, characterized in that the fixed upper disc is provided at its periphery with a regular graduation of 365 steps corresponding to the days of the year and that the rotary disc carries an index moving opposite to this graduation of days.

6. Dial according to one of claims 2 to 5, characterized in that the intermediate crown carrying the hour mark is rotatably mounted on the case.

7. Dial according to claim 6, characterized in that the angular position of this rotary crown relative to the housing is determined by a mechanism comprising a cam secured to the rotary disc and a lever bearing against this cam, pivoted on the housing and the other end of which serves as a stop for the rotating crown, kept in contact with this end by means of an elastic action.

8. Dial according to claim 7, characterized in that the shape of the cam takes account of the equation of time and moves the movable crown for each day by a value corresponding to the difference between the average solar day and the day true solar.

9. Dial according to claim 8, characterized in that the intermediate crown comprises a support crown carrying two display crowns, one fixed to the support crown and provided with a GMT hour scale and the other, mobile angularly with respect to the support, carrying a graduation of the legal hours.

10. Dial according to claim 9, characterized in that the fixed outer crown has a true graduation of the solar hours.

11. Dial according to claim 7, characterized in that the fixed outer crown has a scale indicating the value of the time equation cooperating with an index carried by the free end of the lever.

12. Dial according to one of claims 3 to 11, characterized in that it comprises graduations, parallel to the movement of the carriage, indicating the hours of dawn, twilight, the height of the sun and the duration of the day .

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